一種用于振蕩浮子波浪能發電裝置的傳動機構的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種用于振蕩浮子波浪能發電裝置的傳動機構，包括第一齒輪、中心齒輪、齒條固定環、第一齒條、第二齒條、第二齒輪、第三齒輪和第四齒輪；所述第一齒輪、中心齒輪和齒條固定環三者同軸且中心重合，所述第一齒條和第二齒條呈中心對稱地安裝在齒條固定環；所述第二齒輪與中心齒輪、齒條固定環和第一齒輪同軸于固定軸；所述第三齒輪與第二齒輪嚙合，所述第四齒輪同時與第一齒輪和第三齒輪嚙合。該傳動機構通過改變自身的傳動比來調整波浪發電的轉換效率，并使發電機的輸出電壓為穩定的直流電壓。
【專利說明】
一種用于振蕩浮子波浪能發電裝置的傳動機構
技術領域
[0001]本發明屬于機械工程技術領域，尤其涉及一種用于振蕩浮子波浪能發電裝置的傳動機構。
【背景技術】
[0002]目前，振蕩浮子式波浪能利用技術的應用較為廣泛，能量轉換效率較高。這類裝置的主要結構大致由三部分組成:波浪能捕獲系統、能量轉換系統、發電系統。其工作的基本原理:通過波浪能捕獲系統，實現浮子在波浪表面的線性周期運動，再通過能量轉換系統，將浮子的線性周期運動轉換為單向旋轉運動，并驅動發電系統進行發電。其中能量轉換系統非常重要，需要保證輸出電壓為穩定的直流電壓，而且在很大程度上影響最終發電效率。為了將浮子的線性周期運動轉換為單向旋轉運動，目前工程界常用的措施是在能量轉換系統上設置超越離合器或者在發電裝置輸出端安裝變壓器。盡管該類措施能夠保證輸出電壓為直流電壓，但變壓器裝置的成本相對比較昂貴，而超越離合器多為滾珠式離合器，對構件尺寸精度要求較高，內部滾珠的大小與滾槽的配合度要求高，滾珠尺寸過大會使分離時間太短，滾珠尺寸過小會使分離時間過長，這樣都會使離合效果不夠協調，且彈簧需滿足靈敏度高、持久度高的要求，這樣就會進一步加大成本。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種用于振蕩浮子波浪能發電裝置的傳動機構。
[0004]為實現上述目的，本發明采用下述技術方案:
[0005]一種用于振蕩浮子波浪能發電裝置的傳動機構，包括第一齒輪、中心齒輪、齒條固定環、第一齒條、第二齒條、第二齒輪、第三齒輪和第四齒輪;其中，所述第一齒輪、中心齒輪和齒條固定環三者同軸且中心重合，所述第一齒條和第二齒條呈中心對稱地安裝在所述齒條固定環;所述第二齒輪與中心齒輪、齒條固定環和第一齒輪同軸于固定軸，且所述固定軸通過軸承座支撐;所述第三齒輪與第二齒輪嚙合，所述第四齒輪同時與第一齒輪和第三齒輪嚙合。
[0006]優選地，所述第一齒條和第二齒條結構相同，均包括第一板和第二板，所述第一板和第二板呈“L”型設置，所述第一板上設置有一個撥動支架，所述撥動支架包括一個可穿過所述第一板上的定位孔的圓桿件和垂直設置于所述圓桿件端頭的條塊以及位于所述條塊端部的凸起，所述第二板上位于中間位置設置有齒部;所述齒條固定環上設置有兩組圓孔、第一方孔和第二方孔;所述第一齒輪的內環上設置有內環孔;所述第二齒輪同軸向外突出的圓柱端上設置有凹部。
[0007]優選地，所述第一齒條和第二齒條的第二板依次穿過所述齒條固定環上的第一方孔和第二方孔進而套在所述齒條固定環上，所述撥動支架上的圓桿件依次穿過所述齒條固定環上的圓孔和所述第一板上的定位孔進而被固定，所述第二板上的齒部與所述中心齒輪嚙合，所述圓桿件的端頭對應與所述第一齒輪的內環孔，所述條塊端部的凸起對應與第二齒輪圓柱端上的凹部。
[0008]優選地，所述第三齒輪通過傳動軸直接固定連接第三發電機，所述第四齒輪通過傳動軸直接固定連接第四發電機，所述第一齒輪與固定在第一發電機上通過傳動軸固定連接的第一發電機齒輪嚙合，所述第二齒輪與固定在第二發電機上通過傳動軸固定連接的第二發電機齒輪嗤合。
[0009]優選地，當所述中心齒輪順時針或逆時針轉動時，所述第一齒輪均是逆時針轉動，所述第二齒輪均是順時針轉動，所述第三齒輪均是逆時針轉動，所述第四齒輪均是順時針轉動。
[0010]優選地，連接于所述第一、二、三、四發電機的各個傳動軸輸出的均是單向運動，所述第一、二、三、四發電機均輸出直流電壓。
[0011]本發明的有益效果是:
[0012]1.本發明可以將雙向轉動轉換為單向轉動，因此可用在波浪發電裝置的能量轉換裝置中，將浮子的上下運動轉化為發電機的單向轉動，區別于傳統裝置輸出交流電壓，本發明不需要安裝變壓器就可實現發電裝置輸出直流電壓，而且多個齒輪可連接多個發電機，提高了波能利用效率。
[0013]2.本發明的結構多為齒輪傳動，構件多但工作原理簡單，對制作材料要求不高，組裝方便，根據不同的水深波況，只需將裝置的各部分模塊進行調整，擴大或者縮小相應的比例即可，可在工廠進行量產，生產成本低廉。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明振蕩浮子式波浪發電裝置的簡化示意圖；
[0015]圖2是本發明鏈齒輪與傳動構件的傳動示意圖；
[0016]圖3是本發明傳動機構整體等軸視圖；
[0017]圖4是本發明傳動機構的整體雙面剖視圖；
[0018]圖5是本發明傳動機構中齒條的等軸視圖；
[0019]圖6是本發明傳動機構中齒條固定環的等軸視圖及剖面圖；
[0020]圖7是本發明傳動機構中第一齒輪的等軸視圖及剖面圖；
[0021 ]圖8是本發明傳動機構中第二齒輪的等軸視圖及剖面圖；
[0022 ]圖9、1是本發明傳動機構中連接發電機的整體布局圖。
[0023]其中:100.振蕩浮子式波浪發電裝置，101.支撐架，102.定滑輪，103.傳動繩，104.鏈條，105.鏈齒輪，106.浮子，107.固定軸，200.傳動機構，201.第一齒輪，9.內環孔，202.中心齒輪，203.齒條固定環，6.第一方孔，7.圓孔，8.第二方孔，204.第一齒條，205.第二齒條，
3.第一板，31.定位孔，1.圓桿件，11.端頭，5.條塊，2.凸起，4.第二板，41.齒部，206.第二齒輪，10.凹部，207.第三齒輪，208.第四齒輪，60.第一發電機，61.第一發電機齒輪，70.第二發電機，71.第二發電機齒輪，80.第三發電機，90.第四發電機。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0025]圖1是本發明振蕩浮子式波浪發電裝置的簡化示意圖。如圖1所示，振蕩浮子式波浪發電裝置100包括支撐架101和設置在支撐架101上的3個定滑輪102和一個鏈齒輪105，其中3個定滑輪102和一個鏈齒輪105分別位于方形空間的四個角上，傳動繩103和鏈條104圍成一個傳動鏈套在3個定滑輪102和一個鏈齒輪105上，其中傳動繩103上栓有浮子106，而鏈條104與鏈齒輪105接觸嚙合，且連接于鏈齒輪105的固定軸107—端向外突出連接于傳動機構 200。
[0026]圖2是本發明鏈齒輪與傳動構件的傳動示意圖；圖3是本發明傳動機構整體等軸視圖；圖4是本發明傳動機構的整體雙面剖視圖。如圖2-4所示，一種用于振蕩浮子波浪能發電裝置100中的傳動機構200，包括第一齒輪201、中心齒輪202、齒條固定環203、第一齒條204、第二齒條205、第二齒輪206、第三齒輪207和第四齒輪208;其中，第一齒輪201、中心齒輪202和齒條固定環203三者同軸且中心重合，而第一齒條204和第二齒條205呈中心對稱地安裝在齒條固定環203上；另外，第二齒輪206與中心齒輪202、齒條固定環203和第一齒輪201同軸于固定軸107，且固定軸107通過軸承座支撐;再者，第三齒輪207與第二齒輪206嚙合，且第四齒輪208同時與第一齒輪201和第三齒輪207嚙合。
[0027]圖5是本發明傳動機構中齒條的等軸視圖；圖6是本發明傳動機構中齒條固定環的等軸視圖及剖面圖；圖7是本發明傳動機構中第一齒輪的等軸視圖及剖面圖；圖8是本發明傳動機構中第二齒輪的等軸視圖及剖面圖。如圖5所示，第一齒條204和第二齒條205結構相同，均包括第一板3和第二板4，且第一板3和第二板4呈“L”型設置，其中第一板3上設置有一個撥動支架，該撥動支架包括一個可穿過第一板3上的定位孔31的圓桿件I和垂直設置于圓桿件I端頭的條塊5以及位于條塊5端部的凸起2，而第二板4上位于中間位置設置有齒部41;如圖6所示，齒條固定環203上設置有兩組圓孔7、第一方孔6和第二方孔8;如圖7所示，第一齒輪201的內環上設置有內環孔9;如圖8所示，第二齒輪206同軸向外突出的圓柱端上設置有凹部10。
[0028]結合圖5-8，組裝時，首先，第一齒條204的第二板4依次穿過齒條固定環203上第一方孔6和第二方孔8;然后，再將撥動支架上的圓桿件I依次穿過齒條固定環203上的圓孔7和第一板3上的定位孔31，進而使得第二板4上的齒部41與中心齒輪202嚙合；同樣的方法步驟安裝第二齒條205，其中，第二齒條205與第一齒條204呈中心對稱地安裝在齒條固定環203上;組裝好以后，圓桿件I的端頭11對應與第一齒輪201的內環孔9中，條塊5端部的凸起2對應與第二齒輪206圓柱端上的凹部10中。
[0029]圖9、10是本發明傳動機構中連接發電機的整體布局圖。如圖9-10所示，第三齒輪207和第四齒輪208分別通過傳動軸直接固定連接第三發電機80和第四發電機90;而第一齒輪201和第二齒輪206分別與固定在第一發電機60上通過傳動軸固定連接的第一發電機齒輪61和第二發電機70上通過傳動軸固定連接的第二發電機齒輪71嚙合。
[0030]結合圖1-10，浮子106上下運動帶動鏈齒輪105順時針或逆時針轉動，鏈齒輪105通過固定軸107與中心齒輪202相連接，鏈齒輪105與中心齒輪202保持運動狀態一致。第一齒條204、第二齒條205與中心齒輪202之間為齒輪齒條傳動，中心齒輪202將自身的旋轉運動轉換為第一齒條204和第二齒條205的向內或向外伸縮運動。在振蕩浮子式波浪發電裝置不工作的初始狀態，第一齒條204和第二齒條205上的圓桿件I的端頭11與第一齒輪201的內環孔9嚙合，或條塊5端部的凸起2與第二齒輪206圓柱端上的凹部10嚙合。
[0031]具體地，當浮子106向上運動時，鏈齒輪105順時針轉動，帶動中心齒輪202順時針轉動，第一齒條204和第二齒條205會向內運動，此時，條塊5端部的凸起2與第二齒輪206圓柱端上的凹部10嚙合，當條塊5端部的凸起2到達第二齒輪206圓柱端上的凹部10的底部時，第一齒條204和第二齒條205無法繼續向內運動，進而會帶動第二齒輪206隨著中心齒輪202一起順時針轉動，此時第一齒條204和第二齒條205的作用相當于桿件將中心齒輪202和第二齒輪206連接起來。此過程中，圓桿件I的端頭11與第一齒輪201的內環孔9是分離的。當中心齒輪202順時針轉動時，第二齒輪206也順時針轉動，而第三齒輪207逆時針轉動，第四齒輪208順時針轉動，第一齒輪201逆時針轉動。
[0032]當浮子106向下運動時，鏈齒輪105逆時針轉動，帶動中心齒輪202逆時針轉動，第一齒條204和第二齒條205會向外運動，此時，圓桿件I的端頭11與第一齒輪201的內環孔9嚙合，當圓桿件I的端頭11到達第一齒輪201的內環孔9的底部時，第一齒條204和第二齒條205無法繼續向外運動，進而會帶動第一齒輪201隨著中心齒輪202—起逆時針轉動，此時第一齒條204和第二齒條205的作用相當于桿件將第一齒輪201和中心齒輪202連接起來。此過程中，條塊5端部的凸起2與第二齒輪206圓柱端上的凹部10是分離的。當中心齒輪202逆時針轉動時，第一齒輪201也逆時針轉動，而第四齒輪208順時針轉動，第三齒輪207逆時針轉動，第二齒輪206順時針轉動。
[0033]因此，不管中心齒輪202是順時針還是逆時針轉動，最終第一齒輪201都是逆時針轉動，第二齒輪206都是順時針轉動，第三齒輪207都是逆時針轉動，第四齒輪208都是順時針轉動，進而連接第一、二、三、四發電機60、70、80、90的各個傳動軸輸出的都是單向運動，即第一、二、三、四發電機60、70、80、90均輸出直流電壓。
[0034]本發明為振蕩浮子式波浪發電裝置中的能量轉換系統提供一種優化的傳動機構，該傳動機構不僅能通過改變自身的傳動比來調整波浪發電的轉換效率，而且能使發電機的輸出電壓為穩定的直流電壓。特別地，該傳動機構形式簡單，便于量產，成本較低，而且多個齒輪可連接多個發電機，提高了波能利用效率。
[0035]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”、“內”、“外”、“中心”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0036]上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。
【主權項】
1.一種用于振蕩浮子波浪能發電裝置的傳動機構，其特征是，包括第一齒輪、中心齒輪、齒條固定環、第一齒條、第二齒條、第二齒輪、第三齒輪和第四齒輪;其中，所述第一齒輪、中心齒輪和齒條固定環三者同軸且中心重合，所述第一齒條和第二齒條呈中心對稱地安裝在所述齒條固定環;所述第二齒輪與中心齒輪、齒條固定環和第一齒輪同軸于固定軸，且所述固定軸通過軸承座支撐;所述第三齒輪與第二齒輪嚙合，所述第四齒輪同時與第一齒輪和第三齒輪嚙合。2.如權利要求1所述的用于振蕩浮子波浪能發電裝置的傳動機構，其特征是，所述第一齒條和第二齒條結構相同，均包括第一板和第二板，所述第一板和第二板呈“L”型設置，所述第一板上設置有一個撥動支架，所述撥動支架包括一個可穿過所述第一板上的定位孔的圓桿件和垂直設置于所述圓桿件端頭的條塊以及位于所述條塊端部的凸起，所述第二板上位于中間位置設置有齒部;所述齒條固定環上設置有兩組圓孔、第一方孔和第二方孔;所述第一齒輪的內環上設置有內環孔;所述第二齒輪同軸向外突出的圓柱端上設置有凹部。3.如權利要求2所述的用于振蕩浮子波浪能發電裝置的傳動機構，其特征是，所述第一齒條和第二齒條的第二板依次穿過所述齒條固定環上的第一方孔和第二方孔進而套在所述齒條固定環上，所述撥動支架上的圓桿件依次穿過所述齒條固定環上的圓孔和所述第一板上的定位孔進而被固定，所述第二板上的齒部與所述中心齒輪嚙合，所述圓桿件的端頭對應與所述第一齒輪的內環孔，所述條塊端部的凸起對應與第二齒輪圓柱端上的凹部。4.如權利要求1-3任一項所述的用于振蕩浮子波浪能發電裝置的傳動機構，其特征是，所述第三齒輪通過傳動軸直接固定連接第三發電機，所述第四齒輪通過傳動軸直接固定連接第四發電機，所述第一齒輪與固定在第一發電機上通過傳動軸固定連接的第一發電機齒輪嚙合，所述第二齒輪與固定在第二發電機上通過傳動軸固定連接的第二發電機齒輪嚙入口 ο5.如權利要求4所述的用于振蕩浮子波浪能發電裝置的傳動機構，其特征是，當所述中心齒輪順時針或逆時針轉動時，所述第一齒輪均是逆時針轉動，所述第二齒輪均是順時針轉動，所述第三齒輪均是逆時針轉動，所述第四齒輪均是順時針轉動。6.如權利要求5所述的用于振蕩浮子波浪能發電裝置的傳動機構，其特征是，連接于所述第一、二、三、四發電機的各個傳動軸輸出的均是單向運動，所述第一、二、三、四發電機均輸出直流電壓。
【文檔編號】F03B13/16GK106050542SQ201610579154
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月21日 公開號201610579154.X, CN 106050542 A, CN 106050542A, CN 201610579154, CN-A-106050542, CN106050542 A, CN106050542A, CN201610579154, CN201610579154.X
【發明人】包興先, 汪聰, 曹愛霞
【申請人】中國石油大學(華東)