申请/专利权人：上海交通大学

申请日：2019-03-22

公开（公告）日：2020-11-17

公开（公告）号：CN109973290B

主分类号：F03B13/18(20060101)

分类号：F03B13/18(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.11.17#授权;2019.07.30#实质审查的生效;2019.07.05#公开

摘要：本发明提供了一种三自由度波浪能发电装置，包括上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置、浮动件18、能量转换装置7、发电装置、底座13、支架1，所述支架1、发电装置均设置在底座13上，上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置连接能量转换装置7并安装在支架1上，所述能量转换装置7通过管路8连接发电装置，所述浮动件18分别连接上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置。本发明结构简单合理，通过模块化设置分别对不同维度的波浪能进行利用，能够充分利用波浪能进行发电，发电效率高，且能实现大规模发电。

主权项：1.一种三自由度波浪能发电装置，其特征在于，包括上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置、浮动件（18）、能量转换装置（7）、发电装置、底座（13）、支架（1），所述支架（1）、发电装置均设置在底座（13）上，上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置连接能量转换装置（7）并安装在支架（1）上，所述能量转换装置（7）通过管路（8）连接发电装置，所述浮动件（18）分别连接上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置；所述上下运动装置包括第一固定件（21）、第三连接件（23）、第一连杆（4）、第一摇杆（3）、旋转轴（2），所述第一固定件（21）上设置第三连接件（23），第三连接件（23）依次连接第一连杆（4）、第一摇杆（3），第一摇杆（3）连接旋转轴（2），所述第一固定件（21）连接浮动件（18）并相对于浮动件（18）静止，所述旋转轴（2）连接能量转换装置（7）；当所述浮动件（18）与波浪一起上下运动时，第一固定件（21）与浮动件（18）一起上下运动，带动第三连接件（23）上下运动，与第三连接件（23）相连的第一连杆（4）往复运动并带动第一摇杆（3）往复运动，第一摇杆（3）带动旋转轴（2）往复旋转，旋转轴（2）带动能量转换装置（7）运动；所述左右运动装置包括第一固定件（21）、第二连接件（22）、第十连杆（29）、第九连杆（28）、第八连杆（27）、第二锥齿轮（26）、第一锥齿轮（24）、第七连杆（25）、第四连杆（16）、第三连杆（15）、第三摇杆（14），所述第一固定件（21）上设置第二连接件（22），第二连接件（22）依次连接第十连杆（29）、第九连杆（28）、第八连杆（27），第八连杆（27）连接第二锥齿轮（26），第二锥齿轮（26）连接第一锥齿轮（24），第一锥齿轮（24）依次连接第七连杆（25）、第四连杆（16）、第三连杆（15）、第三摇杆（14），第三摇杆（14）连接能量转换装置（7），所述第一固定件（21）连接浮动件（18）并相对于浮动件（18）静止；当浮动件（18）与波浪一起左右摆动时，第一固定件（21）与浮动件（18）一起左右摆动，带动第二连接件（22）左右摆动，与第二连接件（22）相连的第十连杆（29）、第九连杆（28）、第八连杆（27）往复运动，第八连杆（27）带动第二锥齿轮（26）往复旋转，第二锥齿轮（26）带动第一锥齿轮（24）往复旋转，第一锥齿轮（24）带动第七连杆（25）、第四连杆（16）、第三连杆（15）往复运动，第三连杆（15）带动第三摇杆（14）往复旋转，第三摇杆（14）带动能量转换装置（7）运动。

全文数据：三自由度波浪能发电装置技术领域本发明涉及新能源领域，具体地涉及一种三自由度波浪能发电装置。背景技术波浪能是海洋能中品质比较高的一种能源，对其进行研究、开发和利用，对实现可持续发展、满足人类对能源的需求具有十分重要的战略意义。目前的波浪能发电装置基本处在研究阶段，实际应用中的波浪能发电装置也很少。公开号为CN108915940A的专利文献公开了一种海浪能发电装置，包括主动摆杆，棘轮，主动棘爪，发电机，楔形浮箱。其特征是楔形浮箱随海浪上下浮动从而将海浪能转化为机械能，再通过棘轮结构将机械能传送给发电机从而产生电力。但是，此方案仅能够实现海浪能一个维度的吸收和转换，即楔形浮箱上下运动时才能发电，而海浪的运动是多个维度的，在楔形浮箱前后和左右运动时无法实现能量转换发电。发明内容针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种三自由度波浪能发电装置。根据本发明提供的一种三自由度波浪能发电装置，包括上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置、浮动件、能量转换装置、发电装置、底座、支架，所述支架、发电装置均设置在底座上，上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置连接能量转换装置并安装在支架上，所述能量转换装置通过管路连接发电装置，所述浮动件分别连接上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置。优选地，所述上下运动装置包括第一固定件、第三连接件、第一连杆、第一摇杆、旋转轴，所述第一固定件上设置第三连接件，第三连接件依次连接第一连杆、第一摇杆，第一摇杆连接旋转轴，所述第一固定件连接浮动件并相对于浮动件静止，所述旋转轴连接能量转换装置；当所述浮动件与波浪一起上下运动时，第一固定件与浮动件一起上下运动，带动第三连接件上下运动，与第三连接件相连的第一连杆往复运动并带动第一摇杆往复运动，第一摇杆带动旋转轴往复旋转，旋转轴带动能量转换装置运动。优选地，所述前后运动装置包括第一固定件、第一连接件、第六连杆、第五连杆、第二连杆、第二摇杆，所述第一固定件上设置第一连接件，第一连接件依次连接第六连杆、第五连杆、第二连杆、第二摇杆，第二摇杆连接能量转换装置，所述第一固定件连接浮动件并相对于浮动件静止；当浮动件与波浪一起前后摆动时，第一固定件与浮动件一起上下运动，带动第一连接件前后摆动，与第一连接件相连的第六连杆、第五连杆、第二连杆往复运动，第二连杆带动第二摇杆往复旋转，第二摇杆带动能量转换装置运动。优选地，所述左右运动装置包括第一固定件、第二连接件、第十连杆、第九连杆、第八连杆、第二锥齿轮、第一锥齿轮、第七连杆、第四连杆、第三连杆、第三摇杆，所述第一固定件上设置第二连接件，第二连接件依次连接第十连杆、第九连杆、第八连杆，第八连杆连接第二锥齿轮，第二锥齿轮连接第一锥齿轮，第一锥齿轮依次连接第七连杆、第四连杆、第三连杆、第三摇杆，第三摇杆连接能量转换装置，所述第一固定件连接浮动件并相对于浮动件静止；当浮动件与波浪一起左右摆动时，第一固定件与浮动件一起左右摆动，带动第二连接件左右摆动，与第二连接件相连的第十连杆、第九连杆、第八连杆，第八连杆往复运动，第八连杆带动第二锥齿轮往复旋转，第二锥齿轮带动第一锥齿轮往复旋转，第一锥齿轮带动第七连杆、第四连杆、第三连杆往复运动，第三连杆带动第三摇杆往复旋转，第三摇杆带动能量转换装置运动。优选地，所述能量转换装置包括支盘、第一齿轮、柱塞杆、曲柄、第二齿轮、液压缸缸体、液压油管，所述液压缸缸体均匀分布在支盘的周向上，液压缸的柱塞杆连接曲柄的一端，曲柄的另一端连接第二齿轮，第二齿轮连接第一齿轮，支盘上液压缸缸体的进油口和出油口通过液压油管汇总到一个进油口和出油口，并通过管路连接到发电装置；所述第一齿轮连接如下任一个或任多个装置：下运动装置、前后运动装置、左右运动装置。优选地，所述能量转换装置包括两个支盘，第一齿轮、第二齿轮安装在两个支盘之间，第二齿轮均匀分布在第一齿轮的周向上，第二齿轮同轴连接两个曲柄，所述两个曲柄分别连接两个支盘上的两个液压缸的柱塞杆。优选地，所述发电装置包括蓄能器、发电机、液压马达、油箱，所述蓄能器液压马达进油口，液压马达出油口连接油箱，液压马达同轴连接发电机，所述蓄能器连接管路的出油口，所述油箱连接管路的进油口。优选地，所述浮动件与波浪接触的表面密封。优选地，所述上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置各对应连接一个或多个能量转换装置，所述能够转换装置的进油口和出油口通过管路汇总为一个进油口和出油口，管路的进油口连接油箱，管路的出油口连接蓄能器。优选地，所述支架与底座保持固定不动。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1、本发明结构简单合理，通过模块化设置分别对不同维度的波浪能进行利用，能够充分利用波浪能进行发电，发电效率高，且能实现大规模发电。2、本发明能量转换装置采用齿轮组将一个转动转换为多个转动，再通过曲柄将多个转动转换为液压缸的往复运动，提高了能量的利用效率。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本发明立体示意图。图2为本发明浮动件示意图。图3为本发明浮动件爆炸示意图。图4为本发明能量转换装置立体示意图。图中示出：具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。根据本发明提供的一种三自由度波浪能发电装置，如图1所示，包括上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置、浮动件18、能量转换装置7、发电装置、底座13、支架1，所述支架1、发电装置均设置在底座13上，上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置连接能量转换装置7并安装在支架1上，所述能量转换装置7通过管路8连接发电装置，所述浮动件18分别连接上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置。所述三自由度波浪能包括波浪上下运动、前后运动、左右运动产生的能量。如图2-3所示，所述上下运动装置包括第一固定件21、第三连接件23、第一连杆4、第一摇杆3、旋转轴2，所述第一固定件21上设置第三连接件23，第三连接件23依次连接第一连杆4、第一摇杆3，第一摇杆3连接旋转轴2，所述第一固定件21连接浮动件18并相对于浮动件18静止，所述旋转轴2连接能量转换装置7；所述的连杆之间、摇杆之间以及连杆和摇杆之间能够相对转动，从而实现往复运动；优选地，所述浮动件18与第一固定件21位于同一轴线并需保持相同的运动。当所述浮动件18与波浪一起上下运动时，第一固定件21与浮动件18一起上下运动，带动第三连接件23上下运动，与第三连接件23相连的第一连杆4往复运动并带动第一摇杆3往复运动，第一摇杆3带动旋转轴2往复旋转，旋转轴2带动能量转换装置7运动。如图2-3所示，所述前后运动装置包括第一固定件21、第一连接件20、第六连杆19、第五连杆17、第二连杆6、第二摇杆5，所述第一固定件21上设置第一连接件20，第一连接件20依次连接第六连杆19、第五连杆17、第二连杆6、第二摇杆5，第二摇杆5连接能量转换装置7，所述第一固定件21连接浮动件18并相对于浮动件18静止；所述的连杆之间、摇杆之间以及连杆和摇杆之间能够相对转动，从而实现往复运动；优选地，所述浮动件18与第一固定件21位于同一轴线并需保持相同的运动。当浮动件18与波浪一起前后摆动时，第一固定件21与浮动件18一起上下运动，带动第一连接件20前后摆动，与第一连接件20相连的第六连杆19、第五连杆17、第二连杆6往复运动，第二连杆6带动第二摇杆5往复旋转，第二摇杆5带动能量转换装置7运动。如图2-3所示，所述左右运动装置包括第一固定件21、第二连接件22、第十连杆29、第九连杆28、第八连杆27、第二锥齿轮26、第一锥齿轮24、第七连杆25、第四连杆16、第三连杆15、第三摇杆14，所述第一固定件21上设置第二连接件22，第二连接件22依次连接第十连杆29、第九连杆28、第八连杆27，第八连杆27连接第二锥齿轮26，第二锥齿轮26连接第一锥齿轮24，第一锥齿轮24依次连接第七连杆25、第四连杆16、第三连杆15、第三摇杆14，第三摇杆14连接能量转换装置7，所述第一固定件21连接浮动件18并相对于浮动件18静止；所述的连杆之间、摇杆之间以及连杆和摇杆之间能够相对转动，从而实现往复运动；优选地，所述浮动件18与第一固定件21位于同一轴线并需保持相同的运动。当浮动件18与波浪一起左右摆动时，第一固定件21与浮动件18一起左右摆动，带动第二连接件22左右摆动，与第二连接件22相连的第十连杆29、第九连杆28、第八连杆27，第八连杆27往复运动，第八连杆27带动第二锥齿轮26往复旋转，第二锥齿轮26带动第一锥齿轮24往复旋转，第一锥齿轮24带动第七连杆25、第四连杆16、第三连杆15往复运动，第三连杆15带动第三摇杆14往复旋转，第三摇杆14带动能量转换装置7运动。如图4所示，所述能量转换装置7包括支盘30、第一齿轮31、柱塞杆32、曲柄33、第二齿轮34、液压缸缸体35、液压油管36，所述液压缸缸体35均匀分布在支盘30的周向上，液压缸的柱塞杆32连接曲柄33的一端，曲柄33的另一端连接第二齿轮34，第二齿轮34连接第一齿轮31，支盘30上液压缸缸体35的进油口和出油口通过液压油管36汇总到一个进油口和出油口，并通过管路8连接到发电装置；所述第一齿轮31连接如下任一个或任多个装置：下运动装置、前后运动装置、左右运动装置。所述能量转换装置7包括两个支盘30，第一齿轮31、第二齿轮34安装在两个支盘30之间，第二齿轮34均匀分布在第一齿轮31的周向上，第二齿轮34同轴连接两个曲柄33，所述两个曲柄33分别连接两个支盘30上的两个液压缸的柱塞杆32。如图1所示，所述发电装置包括蓄能器9、发电机10、液压马达11、油箱12，所述蓄能器9液压马达11进油口，液压马达11出油口连接油箱12，液压马达11同轴连接发电机10，所述蓄能器9连接管路8的出油口，所述油箱12连接管路8的进油口。所述浮动件18与波浪接触的表面密封。所述上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置各对应连接一个或多个能量转换装置7，所述能够转换装置7的进油口和出油口通过管路8汇总为一个进油口和出油口，管路8的进油口连接油箱12，管路8的出油口连接蓄能器9。所述支架1与底座13保持固定不动，保证能量转换、发电装置及发电过程的稳定。本发明的发电过程及原理如下：当所述浮动件18与波浪一起上下运动时，第一固定件21与浮动件18一起上下运动，带动第三连接件23上下运动，与第三连接件23相连的第一连杆4往复运动并带动第一摇杆3往复运动，第一摇杆3带动旋转轴2往复旋转，旋转轴2带动能量转换装置7的第一齿轮31往复旋转。当浮动件18与波浪一起前后摆动时，第一固定件21与浮动件18一起上下运动，带动第一连接件20前后摆动，与第一连接件20相连的第六连杆19、第五连杆17、第二连杆6往复运动，第二连杆6带动第二摇杆5往复旋转，第二摇杆5带动能量转换装置7的第一齿轮31往复旋转。当浮动件18与波浪一起左右摆动时，第一固定件21与浮动件18一起左右摆动，带动第二连接件22左右摆动，与第二连接件22相连的第十连杆29、第九连杆28、第八连杆27，第八连杆27往复运动，第八连杆27带动第二锥齿轮26往复旋转，第二锥齿轮26带动第一锥齿轮24往复旋转，第一锥齿轮24带动第七连杆25、第四连杆16、第三连杆15往复运动，第三连杆15带动第三摇杆14往复旋转，第三摇杆14带动能量转换装置7的第一齿轮31往复旋转。第一齿轮31带动第二齿轮34往复旋转，第二齿轮34带动曲柄33一起往复旋转，曲柄33带动液压缸的柱塞杆32相对于液压缸缸体35做往复运动，液压缸通过管路8从油箱12吸入低压油并排出高压油到蓄能器9，蓄能器9中的高压油推动液压马达11转动，从而带动发电机10旋转发电，高压油在液压马达11中变成低压油后进入到油箱12，形成油路循环，不断将波浪能转化为可利用的电能。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

权利要求：1.一种三自由度波浪能发电装置，其特征在于，包括上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置、浮动件18、能量转换装置7、发电装置、底座13、支架1，所述支架1、发电装置均设置在底座13上，上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置连接能量转换装置7并安装在支架1上，所述能量转换装置7通过管路8连接发电装置，所述浮动件18分别连接上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置。2.根据权利要求1所述的三自由度波浪能发电装置，其特征在于，所述上下运动装置包括第一固定件21、第三连接件23、第一连杆4、第一摇杆3、旋转轴2，所述第一固定件21上设置第三连接件23，第三连接件23依次连接第一连杆4、第一摇杆3，第一摇杆3连接旋转轴2，所述第一固定件21连接浮动件18并相对于浮动件18静止，所述旋转轴2连接能量转换装置7；当所述浮动件18与波浪一起上下运动时，第一固定件21与浮动件18一起上下运动，带动第三连接件23上下运动，与第三连接件23相连的第一连杆4往复运动并带动第一摇杆3往复运动，第一摇杆3带动旋转轴2往复旋转，旋转轴2带动能量转换装置7运动。3.根据权利要求1所述的三自由度波浪能发电装置，其特征在于，所述前后运动装置包括第一固定件21、第一连接件20、第六连杆19、第五连杆17、第二连杆6、第二摇杆5，所述第一固定件21上设置第一连接件20，第一连接件20依次连接第六连杆19、第五连杆17、第二连杆6、第二摇杆5，第二摇杆5连接能量转换装置7，所述第一固定件21连接浮动件18并相对于浮动件18静止；当浮动件18与波浪一起前后摆动时，第一固定件21与浮动件18一起上下运动，带动第一连接件20前后摆动，与第一连接件20相连的第六连杆19、第五连杆17、第二连杆6往复运动，第二连杆6带动第二摇杆5往复旋转，第二摇杆5带动能量转换装置7运动。4.根据权利要求1所述的三自由度波浪能发电装置，其特征在于，所述左右运动装置包括第一固定件21、第二连接件22、第十连杆29、第九连杆28、第八连杆27、第二锥齿轮26、第一锥齿轮24、第七连杆25、第四连杆16、第三连杆15、第三摇杆14，所述第一固定件21上设置第二连接件22，第二连接件22依次连接第十连杆29、第九连杆28、第八连杆27，第八连杆27连接第二锥齿轮26，第二锥齿轮26连接第一锥齿轮24，第一锥齿轮24依次连接第七连杆25、第四连杆16、第三连杆15、第三摇杆14，第三摇杆14连接能量转换装置7，所述第一固定件21连接浮动件18并相对于浮动件18静止；当浮动件18与波浪一起左右摆动时，第一固定件21与浮动件18一起左右摆动，带动第二连接件22左右摆动，与第二连接件22相连的第十连杆29、第九连杆28、第八连杆27，第八连杆27往复运动，第八连杆27带动第二锥齿轮26往复旋转，第二锥齿轮26带动第一锥齿轮24往复旋转，第一锥齿轮24带动第七连杆25、第四连杆16、第三连杆15往复运动，第三连杆15带动第三摇杆14往复旋转，第三摇杆14带动能量转换装置7运动。5.根据权利要求1所述的三自由度波浪能发电装置，其特征在于，所述能量转换装置7包括支盘30、第一齿轮31、柱塞杆32、曲柄33、第二齿轮34、液压缸缸体35、液压油管36，所述液压缸缸体35均匀分布在支盘30的周向上，液压缸的柱塞杆32连接曲柄33的一端，曲柄33的另一端连接第二齿轮34，第二齿轮34连接第一齿轮31，支盘30上液压缸缸体35的进油口和出油口通过液压油管36汇总到一个进油口和出油口，并通过管路8连接到发电装置；所述第一齿轮31连接如下任一个或任多个装置：下运动装置、前后运动装置、左右运动装置。6.根据权利要求5所述的三自由度波浪能发电装置，其特征在于，所述能量转换装置7包括两个支盘30，第一齿轮31、第二齿轮34安装在两个支盘30之间，第二齿轮34均匀分布在第一齿轮31的周向上，第二齿轮34同轴连接两个曲柄33，所述两个曲柄33分别连接两个支盘30上的两个液压缸的柱塞杆32。7.根据权利要求1所述的三自由度波浪能发电装置，其特征在于，所述发电装置包括蓄能器9、发电机10、液压马达11、油箱12，所述蓄能器9液压马达11进油口，液压马达11出油口连接油箱12，液压马达11同轴连接发电机10，所述蓄能器9连接管路8的出油口，所述油箱12连接管路8的进油口。8.根据权利要求1所述的三自由度波浪能发电装置，其特征在于，所述浮动件18与波浪接触的表面密封。9.根据权利要求1所述的三自由度波浪能发电装置，其特征在于，所述上下运动装置、前后运动装置、左右运动装置各对应连接一个或多个能量转换装置7，所述能够转换装置7的进油口和出油口通过管路8汇总为一个进油口和出油口，管路8的进油口连接油箱12，管路8的出油口连接蓄能器9。10.根据权利要求1所述的三自由度波浪能发电装置，其特征在于，所述支架1与底座13保持固定不动。

百度查询： 上海交通大学 三自由度波浪能发电装置

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD