一種波浪能量收集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能量收集裝置，具體涉及一種波浪能量收集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]波浪能是指海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢(shì)能。利用波浪進(jìn)行發(fā)電具有環(huán)保、燃料、低噪音、無(wú)廢氣、無(wú)廢料、無(wú)污水和無(wú)輻射等優(yōu)點(diǎn)。波浪的能量是海洋能源中能量最不穩(wěn)定的一種能源，不同地域、不同時(shí)間的波浪能量差異很大。波浪能量的不穩(wěn)定性使得它不適合于直接轉(zhuǎn)化為電能提供給用戶(hù)使用，此外，由于海水腐蝕、壓力破環(huán)等使得輸電線的成本很高，因此如何實(shí)現(xiàn)波浪能的收集，并將收集到的波浪能進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?如轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ))，使得能量更加穩(wěn)定地被利用，是當(dāng)前波浪能利用所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種波浪能量收集系統(tǒng)，其能夠?qū)⒉ɡ四苻D(zhuǎn)換為電能，并進(jìn)行存儲(chǔ)后使用。
[0004]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種波浪能量收集系統(tǒng)，由波浪能量轉(zhuǎn)換單元和電能存儲(chǔ)單元構(gòu)成。波浪能量轉(zhuǎn)換單元包括質(zhì)量塊、彈簧、繩索、雙向變單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置和發(fā)電機(jī)；其中雙向變單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置安裝在船體上，雙向變單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置的輸入軸伸出船體外，并經(jīng)繩索連接在彈簧的一端上，該彈簧的另一端連接質(zhì)量塊，質(zhì)量塊放置于水下，并隨著波浪做上下運(yùn)動(dòng)；雙向變單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置的輸出軸連接發(fā)電機(jī)的輸入軸。電能存儲(chǔ)單元包括輸入DC/DC轉(zhuǎn)換器、超級(jí)電容器和輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器；其中輸入DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端與發(fā)電機(jī)的輸出軸相連，輸入DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端連接超級(jí)電容器的輸入端，超級(jí)電容器的輸出端連接輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端。
[0006]上述方案中，所述雙向變單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置由輸入軸系、第一軸系、第二軸系和傳動(dòng)軸系構(gòu)成；輸入軸系、第一軸系、第二軸系和傳動(dòng)齒輪的軸線方向相互平行；
[0007]輸入軸系包括輸入杠桿和輸入齒輪；輸入杠桿的一端伸出船體外，并經(jīng)繩索和彈簧連接質(zhì)量塊，輸入杠桿的另一端與輸入齒輪的轉(zhuǎn)軸的徑向側(cè)壁相固連；質(zhì)量塊的上下運(yùn)動(dòng)通過(guò)輸入杠桿傳遞到輸入齒輪，并帶動(dòng)輸入齒輪發(fā)生逆時(shí)針或順時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)動(dòng)；
[0008]第一軸系和第二軸系完全相同，均包括主動(dòng)齒輪、超越離合器和從動(dòng)齒輪；主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)軸與超越離合器的主動(dòng)軸相連，從動(dòng)齒輪與超越離合器的從動(dòng)軸相連；
[0009]第一軸系的主動(dòng)齒輪嗤合于輸入齒輪和第二軸系的主動(dòng)齒輪之間，即:第一軸系的主動(dòng)齒輪與輸入齒輪相嗤合，且第一軸系的主動(dòng)齒輪與輸入齒輪的轉(zhuǎn)向相反；第二軸系的主動(dòng)齒輪與第一軸系的主動(dòng)齒輪相嚙合，且第二軸系的主動(dòng)齒輪與第一軸系的主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)向相反；第二軸系的主動(dòng)齒輪與輸入齒輪的轉(zhuǎn)向一致；
[0010]第一軸系的超越離合器和第二軸系的超越離合器相間隔，且這2個(gè)超越離合器的轉(zhuǎn)向均與發(fā)電機(jī)輸入軸的轉(zhuǎn)向相一致；
[0011]傳動(dòng)齒輪嗤合于第一軸系的從動(dòng)齒輪和第二軸系的從動(dòng)齒輪之間，第一軸系的從動(dòng)齒輪和第二軸系的從動(dòng)齒輪相互間隔；
[0012]發(fā)電機(jī)的輸入軸連接在第一軸系的從動(dòng)齒輪或第二軸系的從動(dòng)齒輪上。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)波浪能量轉(zhuǎn)換單元采集波浪能，并通過(guò)電能存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)波浪能。在波浪能量轉(zhuǎn)換單元中，采用雙向變單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置將輸入的往復(fù)運(yùn)動(dòng)或搖擺運(yùn)動(dòng)變成反順旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再變成單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而輸出做功，以用于波浪發(fā)電等需要這種傳動(dòng)方式的機(jī)械之中，具有簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高和生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。在電能存儲(chǔ)單元中，采用輸入和輸出均采用能夠?qū)崿F(xiàn)降壓和升壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器與超級(jí)電容相配合，使得輸出電壓能夠穩(wěn)定。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資規(guī)模靈活，技術(shù)性能高度集中利用超級(jí)電容收集波浪轉(zhuǎn)換的電能，利用升降低壓電路適應(yīng)波浪的不穩(wěn)定性，具有小巧易于推廣使用的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為一種波浪能量收集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為雙向變單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為電能存儲(chǔ)單元的原理框圖。
[0017]圖中標(biāo)號(hào):1、質(zhì)量塊；2、彈簧；3、繩索；4、雙向變單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置；41、輸入軸系；411、輸入杠桿；412、輸入齒輪；42、第一軸系；43、第二軸系；431、主動(dòng)齒輪；432、超越離合器；433、從動(dòng)齒輪；44、傳動(dòng)齒輪；5、發(fā)電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]一種波浪能量收集系統(tǒng)，由波浪能量轉(zhuǎn)換單元和電能存儲(chǔ)單元構(gòu)成。
[0019]波浪能量轉(zhuǎn)換單元包括質(zhì)量塊1、彈簧2、繩索3、雙向變單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置4和發(fā)電機(jī)5。其中雙向變單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置4安裝在船體上，雙向變單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置4的輸入軸伸出船體外，并經(jīng)繩索3連接在彈簧2的一端上，該彈簧2的另一端連接質(zhì)量塊1，質(zhì)量塊I放置于水下，并隨著波浪做上下運(yùn)動(dòng)。雙向變單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置4的輸出軸連接發(fā)電機(jī)5的輸入軸。參見(jiàn)圖1。由于條件限制，在淺海海域，利用單船體接收波浪能量，波浪能量轉(zhuǎn)換單元的主體部分和電能存儲(chǔ)單元均封閉在箱內(nèi)，可以安裝在船體的任意位置。質(zhì)量塊I放于水下即可，隨著波浪的推動(dòng)，帶動(dòng)質(zhì)量塊I上下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)彈簧2拉拽繩索3使得雙向變單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置4產(chǎn)生上下運(yùn)動(dòng)。雙向變單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置4能將輸入的往復(fù)運(yùn)動(dòng)或搖擺運(yùn)動(dòng)變成反順旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再變成單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而輸出做功，以用于波浪發(fā)電等需要這種傳動(dòng)方式的機(jī)械之中。使得發(fā)電機(jī)5所在的軸系轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生電能。發(fā)電機(jī)5選用的是無(wú)刷三相電機(jī)，輸出電壓為9?14V。
[0020]所述雙向變單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置4由輸入軸系41、第一軸系42、第二軸系43和傳動(dòng)軸系構(gòu)成。輸入軸系41、第一軸系42、第二軸系43和傳動(dòng)齒輪44的軸線方向相互平行。輸入軸系41包括輸入杠桿411和輸入齒輪412。輸入杠桿411的一端伸出船體外，并經(jīng)繩索3和彈簧2連接質(zhì)量塊1，輸入杠桿411的另一端與輸入齒輪412的轉(zhuǎn)軸的徑向側(cè)壁相固連。質(zhì)量塊I的上下運(yùn)動(dòng)通過(guò)輸入杠桿411傳遞到輸入齒輪412，并帶動(dòng)輸入齒輪412發(fā)生逆時(shí)針或順時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)動(dòng)。第一軸系42和第二軸系43完全相同，均包括主動(dòng)齒輪431、超越離合器432和從動(dòng)齒輪433。主動(dòng)齒輪431的轉(zhuǎn)軸與超越離合器432的主動(dòng)軸相連，從動(dòng)齒輪433與超越離合器432的從動(dòng)軸相連。第一軸系42的主動(dòng)齒輪431嚙合于輸入齒輪412和第二軸系43的主動(dòng)齒輪431之間，即:第一軸系42的主動(dòng)齒輪431與輸入齒輪412相嚙合，且第一軸系42的主動(dòng)齒輪431與輸入齒輪412的轉(zhuǎn)向相反。第二軸系43的主動(dòng)齒輪431與第一軸系42的主動(dòng)齒輪431相嚙合，且第二軸系43的主動(dòng)齒輪431與第一軸系42的主動(dòng)齒輪431的轉(zhuǎn)向相反。第二軸系43的主動(dòng)齒輪431與輸入齒輪412的轉(zhuǎn)向一致。第一軸系42的超越離合器432和第二軸系43的超越離合器432相間隔，且這2個(gè)超越離合器432的轉(zhuǎn)向均與發(fā)電機(jī)5輸入軸的轉(zhuǎn)向相一致。傳動(dòng)齒輪44嗤合于第一軸系42的從動(dòng)齒輪433和第二軸系43的從動(dòng)齒輪433之間，第一軸系42的從動(dòng)齒輪433和第二軸系43的從動(dòng)齒輪433相互間隔。發(fā)電機(jī)5的輸入軸連接在第一軸系42的從動(dòng)齒輪433或第二軸系43的從動(dòng)齒輪433上。參見(jiàn)圖2。
[0021]若發(fā)電機(jī)5的輸入軸連接在第一軸系42的從動(dòng)齒輪433上，且發(fā)電機(jī)5要求為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，才能進(jìn)行發(fā)電。此時(shí)第一軸系42的超越離合器432和第二軸系43的超越離合器432均選用逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)型的超越離合器432。當(dāng)質(zhì)量塊I在水中浮沉?xí)r，通過(guò)輸入杠桿411帶動(dòng)輸入