一种基于双向丝杠整流的浮子式波浪能发电装置

1.本发明涉及涉及波浪能发电装置，尤其涉及一种基于双向丝杠整流的浮子式波浪能发电装置。


背景技术：

2.波浪能包含动能和势能，是一种重要的海洋能形式，具有可再生、分布广等优点。利用波浪能发电是一种解决能源危机的有效途径，不仅可以减少传统能源的使用，而且可以解决偏远海岛等特殊情况的用电问题。浮子式波浪能发电装置是一种重要的发电装置类型，可以捕获任何入射方向的波浪，具有广泛的应用前景。但是，由于浮子在发电过程中产生周期性的往复运动，导致发电机需要换向，降低了发电效率。为了保证发电机转动方向不变，需要采用运动整流装置，将浮子的往复运动转换为单方向的运动输出。本发明提出了一种浮子式波浪能发电装置设计方案，本方案采用基于双向丝杠的机械整流方案，解决了运动整流问题，具有结构简单、工作可靠的优点。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种基于双向丝杠整流的浮子式波浪能发电装置，能量转换装置采用一个双向丝杠和两个单向轴承对机械运动进行整流，使浮子在波浪作用下的往复摆动转化为发电机的连续单向旋转运动，从而提高整个发电装置的可靠性和发电效率。
4.本发明的目的是这样实现的：包括机架、与机架铰接的连杆一和连杆二、与连杆二端部铰接的浮子、与连杆一端部固连的电机定子、与连杆二中间位置铰接的双向丝杠、设置在双向丝杠上的左旋螺母与右旋螺母、设置在左旋螺母与右旋螺母上的两个单向轴承、设置在两个单向轴承外的电机转子。
5.进一步地，双向丝杠的左旋和右旋螺纹的导程相同。
6.进一步地，机架固定于大地或船舶等浮体上。
7.进一步地，工作时，浮子在波浪作用下驱动连杆二往复摆动，带动双向丝杠运动，当双向丝杠向上运动时，丝杠带动左旋螺母转动，左旋螺母通过单向轴承带动电机转子转动；当双向丝杠向下运动时，右旋螺母驱动电机转子转动，在双向丝杠上下运动过程中，电机转子的转动方向不变，产生电能。
8.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过一个双向丝杠和两个单向轴承将浮子的往复摆动转化为发电机的旋转运动，结构简单可靠。
附图说明
9.图1为本发明的结构原理示意图。
10.图2为本发明整流部分放大示意图。
11.附图标记说明：1—连杆一，2—电机定子，3—电机转子，4—连杆二，5—浮子，6—单向轴承，7—弹性挡圈，8—左旋螺母，9—双向丝杠，10—弹性挡圈，11—右旋螺母。
具体实施方式
12.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
13.本发明包括设置在机架上的连杆二4、设置在连杆二4上的浮子5、设置在连杆二4上的双向丝杠9、设置在双向丝杠9上的左旋螺母8与右旋螺母11、设置在左旋螺母8与右旋螺母11外的两个单向轴承6、设置在单向轴承上下的弹性挡圈10、设置在单向轴承6外的电机转子3，电机定子2与连杆一1固连，连杆一与机架铰接。本发明采用双向丝杠整流装置，将连杆二4的往复摆动转化为发电机的单向旋转运动，提高发电效率，结构简单可靠。通过双向丝杠9与螺母8和螺母11形成两个运动相反的螺旋副。双向丝杠的左旋和右旋螺纹的导程相同。两个螺母的旋向相反。电机转子和丝杠螺母之间通过单向轴承连接保证电机转子单向旋转。发电装置的机架固定于大地或船舶等浮体上。螺母上各设置一个单向轴承6，且两个单向轴承6的锁死方向相同。本发明采用了摆式运动传递系统和机械运动整流方案，其中摆式运动传递系统将海浪作用下浮子的浮力转换为连杆二的往复摆动，机械运动整流方案通过两个单向轴承在双向丝杠螺母运动副与永磁同步发电机之间传递运动，将浮子的往复摆动转化为发电机转子的单向旋转运动，从而实现稳定、高效的发电。
14.本发明的浮子设置于海面上，发电装置的机架与陆地基座或船舶等浮体固连。浮子与连杆铰接，保证浮子中线与海平面垂直。本发明采用机械式能量转换装置将浮子所吸收的波浪能转换为电能，该装置主要由双向丝杠、左旋螺母和右旋螺母，以及两个按照锁死方向相同安装的单向轴承。通过轴用挡圈和孔用挡圈限定单向轴承与螺母和电机转子间的位置，同时保证两个螺母间的轴向位置固定。
15.这种实施方式的工作原理为：
16.如图1所示，本发明给出了一种基于双向丝杠整流的浮子式波浪能发电装置。整个装置包括两部分，外部浮子5和动力输出装置，浮子5与连杆二4铰接。装置工作时，浮子5在波浪作用下驱动连杆二4往复摆动，从而带动双向丝杠9运动。电机转子通过单向轴承固定在丝杠螺母上，并随丝杠螺母转动。当双向丝杠9向上运动时，丝杠9带动左旋螺母8转动，左旋螺母8通过单向轴承6带动电机转子3转动；此时右旋螺母11反转，由于两个单向轴承的锁死方向相同，所以右旋螺母11的运动不会传递到电机转子3上。同理，当双向丝杠向下运动时，右旋螺母11驱动电机转子3转动。在双向丝杠9上下运动过程中，电机转子3的转动方向不变，产生稳定的电能。
17.综上，本发明主要为一种基于双向丝杠整流的浮子式波浪能发电装置，整流装置采用了双向丝杠螺母运动副和单向轴承完成运动整流。本发明适合应用于小功率波浪能发电的情况，工作安全可靠，没有环境污染的问题。


技术特征：
1.一种基于双向丝杠整流的浮子式波浪能发电装置，其特征在于：包括机架、与机架铰接的连杆一和连杆二、与连杆二端部铰接的浮子、与连杆一端部固连的电机定子、与连杆二中间位置铰接的双向丝杠、设置在双向丝杠上的左旋螺母与右旋螺母、设置在左旋螺母与右旋螺母上的两个单向轴承、设置在两个单向轴承外的电机转子。2.根据权利要求1所述的一种基于双向丝杠整流的浮子式波浪能发电装置，其特征在于：双向丝杠的左旋和右旋螺纹的导程相同。3.根据权利要求1或2所述的一种基于双向丝杠整流的浮子式波浪能发电装置，其特征在于：机架固定于大地或船舶等浮体上。4.根据权利要求1或2所述的一种基于双向丝杠整流的浮子式波浪能发电装置，其特征在于：工作时，浮子在波浪作用下驱动连杆二往复摆动，带动双向丝杠运动，当双向丝杠向上运动时，丝杠带动左旋螺母转动，左旋螺母通过单向轴承带动电机转子转动；当双向丝杠向下运动时，右旋螺母驱动电机转子转动，在双向丝杠上下运动过程中，电机转子的转动方向不变，产生电能。5.根据权利要求3所述的一种基于双向丝杠整流的浮子式波浪能发电装置，其特征在于：工作时，浮子在波浪作用下驱动连杆二往复摆动，带动双向丝杠运动，当双向丝杠向上运动时，丝杠带动左旋螺母转动，左旋螺母通过单向轴承带动电机转子转动；当双向丝杠向下运动时，右旋螺母驱动电机转子转动，在双向丝杠上下运动过程中，电机转子的转动方向不变，产生电能。

技术总结
本发明提供一种基于双向丝杠整流的浮子式波浪能发电装置，包括设置在机架上的连杆二、设置在连杆二上的浮子、设置在连杆上的双向丝杠、设置在双向丝杠上的左旋螺母与右旋螺母、设置在左旋螺母与右旋螺母外的两个单向轴承、设置在单向轴承上下的弹性挡圈、设置在单向轴承外的电机转子，电机定子与连杆固连。本发明采用双向丝杠整流装置，将连杆二的往复摆动转化为发电机的单向旋转运动，本发明能提高发电效率，结构简单可靠。结构简单可靠。结构简单可靠。


技术研发人员：展勇 韩锐 路遥 徐建安 曲东越 姚寓智 申华伟 衣柏霖
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2023.02.27
技术公布日：2023/6/7