一种潮汐发电机的制作方法

本实用新型涉及发电技术领域，具体而言，涉及一种潮汐发电机。

背景技术：

随着社会的不断进步，人类对清洁能源应用的需求越来越大，所有水、风、光等能源受到广泛关注，潮汐作为一种可再生清洁能源，也受到充分关注。海洋的潮汐和海浪中蕴藏着巨大的能量，汹涌而来的海水具有很大的动能，充分利用这个能量，就是本实用新型的基础。

申请号为201010614350.9的中国专利，提供了一种立轴式潮汐发电机，其由水轮、集水槽、主齿轮、发电机、轴承等组成，立轴式潮汐发电机的水利传动转化部分，包括集水槽，导水装置和加强架，集水槽纵向顺水流设置，集水槽两端为开放式，导水装置设在集水槽的侧面，加强架位于导水装置上；传动机构安装在集水槽中，包括水轮，主齿轮，主齿轮位于水轮一端，水轮制动机械传动方式，所述的传动机构方式由水流经集水口使叶轮转动，与传动机构配合，再由主齿轮带动发电机。该专利虽然实现了潮汐发电，但是潮汐是空间的、任意方向的运动，该装置只能利用水平方向的潮汐能，无法充分利用垂直方向的潮汐能发电，对能量利用不充分，发电效率较低。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种利用潮汐和海浪动能的发电机，利用漂浮在海水表面或完全浸式的浮舱，在海洋潮汐和波浪的作用下产生的运动，通过连杆机构、运动分解机构，将空间的、任意方向的运动分解为X、Y、Z三维的往复运动，再通过齿轮机构将往复运动转化为同向的转动，带动各自的发电机发电。

本实用新型所采用的技术方案是：一种潮汐发电机，包括浮舱、连杆、发电机本体、密封系统和附属结构，发电机本体包括发电机框架、运动分解机构、齿轮传动机构和发电机，其中所述运动分解机构包括X轴运动分解机构、Y轴运动分解机构、Z轴运动分解机构，所述齿轮传动机构包括X轴齿轮传动机构、Y轴齿轮传动机构、Z轴齿轮传动机构，所述发电机包括X轴发电机、Y轴发电机、Z轴发电机。

优选的是，所述密封系统包括密封器、发电机外框架，发电机外框架底部侧边开口，设置电缆出口，所述密封器包括波纹橡胶密封节。

上述任一方案优选的是，所述附属结构包括锚绳、电缆、设备基座、汇电站。

上述任一方案优选的是，所述浮舱位于潮汐发电机上部，为硬塑空心环形、方形或其他规则多边形构造，体密度≤海水密度，可以漂浮在海水表面或完全浸没在海水中。外围设置浮体，所述浮体之间通过筋板连接；浮舱中心设置连接器连接连杆，连接器有过负荷断裂性能，在浮舱的运动超过连杆机构限位且超出连接器的承受能力时，发生断裂，以便在极端潮汐和海浪条件下保护发电机本体设备。浮舱带一个锚绳，连接在发电机本体上，防止极端情况下浮舱丢失。

上述任一方案优选的是，所述连杆为耐腐蚀合金如镍合金、钛合金等材质的方形杆，也可以为圆杆，中空，质轻，有足够刚度。连杆位于潮汐发电机中轴，穿过浮舱、密封系统和发电机本体；所述连杆顶端与浮舱的连接器通过荷载铆钉相联，底端与Z轴运动分解机构的短杆相联。在组装后，连杆还依次穿过发电机框架结构的万向锚、X轴运动分解机构的万向锚和Y轴运动分解机构的万向锚。

上述任一方案优选的是，所述连杆与发电机外框架连接部位上方设置密封器，所述密封器与发电机外框架相联，用以隔绝海水进入发电机内部。

上述任一方案优选的是，所述发电机框架为硬质金属框架，支撑着发电机本体的所有机构，外面包覆着发电机密封系统，隔绝海水。发电机框架顶部设置万向锚，内部由上到下依次设置X轴运动分解机构支撑、Y轴运动分解机构支撑、Z轴运动分解机构支撑、发电机基座，底端与设备基座联接。框架结构底部的基座，除了承载发电机的重量外，还能安装在海底的锚固墩上，确保发电机稳定，不受潮汐和海浪的影响。

上述任一方案优选的是，所述万向锚的外层是一个方环或圆环，环的具体形状与连杆机构的形状匹配。方环内嵌套一个方形套筒，发电机框架、方环和方形套筒之间以4个呈90°角的轴承联接，以实现连杆以四个轴承的交叉点为中心的水平万向转动。上述轴承的分布角度可以依实际需要调整。各运动分解机构支撑上分别设置多个带轴承的短套。

上述任一方案优选的是，所述方形套筒上、下共安装8只滚动轴承，连杆穿入其中，并允许连杆沿方形套筒做往复运动。

上述任一方案优选的是，所述X轴运动分解机构外部为带导杆的机构框架，与发电机框架活动装配，固定在发电机框架的4个带轴承的短套支撑着导杆，进而支撑着X轴运动分解机构，并允许X轴运动分解机构沿X轴（左右方向）做往复运动。

上述任一方案优选的是，所述X轴运动分解机构中部设置一个滑动盘，所述滑动盘为边缘带滚动轴承的活动部件，可以在X轴运动分解机构内沿Y轴方向（前后方向）运动。

上述任一方案优选的是，所述滑动盘中心设置一个万向锚，所述万向锚与发电机框架顶部的万向锚结构和尺寸一致。

上述任一方案优选的是，X轴运动分解机构导杆上设置齿轮牙，与X轴齿轮传动机构装配。

上述任一方案优选的是，所述Y轴运动分解机构设置于X轴运动分解机构下层，外部为带导杆的机构框架，与发电机框架活动装配，固定在发电机框架的4个带轴承的短套支撑着导杆，进而支撑着Y轴运动分解机构，并允许Y轴运动分解机构沿Y轴做往复运动；Y轴运动分解机构中部设置一个滑动盘，滑动盘中心为万向锚，滑动盘可以在Y轴运动分解机构内沿X轴方向运动；所述导杆上设置齿轮牙，与Y轴齿轮传动机构装配。

上述任一方案优选的是，所述Z轴运动分解机构设置于Y轴运动分解机构下层，外部为带导杆的机构框架，与发电机框架活动装配，固定在发电机框架的4个带轴承的短套支撑着导杆，进而支撑着Z轴运动分解机构，并允许Z轴运动分解机构沿Z轴（上下方向）做往复运动。

上述任一方案优选的是，所述Z轴运动分解机构是一个框架结构，上下分别设置上滑动盘、下滑动盘，允许Z轴运动分解机构分别沿X轴和Y轴做往复运动。

上述任一方案优选的是，所述上滑动盘、下滑动盘为垂直安装的两个边缘带滚动轴承的活动部件，两个盘反向向外涨紧，中心分别含上万向钮、下万向钮，万向钮中心是一个与连杆相同尺寸的短杆，上部通过联接器联接连杆，中部穿过滑动件。上下层滑动盘及万向钮可确保短杆可在Z轴运动分解机构内任意方位摇动，并能在连杆的带动下使Z轴运动分解机构整体做Z轴的往复运动。导杆上带齿轮牙，与Z轴齿轮传动机构装配。

上述任一方案优选的是，所述X轴齿轮传动机构由水平传动轴和垂直传动轴装配而成；所述水平传动轴两端各设置一个水平传动齿轮，中间设置两个水平传动伞齿轮，两个水平传动伞齿轮内部各设置一个同向器，在一个方向转动时传递力，而另一个方向则不传递力。两个同向器反向装配，确保X轴运动分解机构的带齿轮导杆的往和复两种运动变成垂直传动轴上的同向的转动。所述垂直传动轴顶端带一个垂直传动伞齿轮，底部通过耦合器和同轴器与X轴发电机联接。

上述任一方案优选的是，所述Y轴齿轮传动机构、Z轴齿轮传动机构与X轴齿轮传动机构结构相同。

上述任一方案优选的是，所述X轴运动分解机构、Y轴运动分解机构的导杆分别位于所述X轴齿轮传动机构、Y轴齿轮传动机构上方，导杆上的齿轮牙与水平传动齿轮在垂直方向啮合；所述Z轴运动分解机构的导杆位于所述Z轴齿轮传动机构的后方，导杆上的齿轮牙与水平传动齿轮在前后方向啮合。

本实用新型的潮汐发电机存在多种变化形式，可以整体浸没在海水里，坐于海床上，发电机垂直安装，也可以将发电机坐落在海岸上，连杆水平安装，运动分解机构倒伏，发电机水平安装；根据实际需要，可以选择性安装或运行X、Y、Z轴运动分解机构中的任何一维或两维的运动分解机构；X、Y、Z轴运动分解机构内部嵌入的滑动盘方位角也可根据实际需要改变；发电机整体结构中各构件的滚动摩擦可以替换为滑动摩擦；齿轮传动机构中水平传动轴的齿轮可采用多种牙形；也可以将齿轮传动机构的单水平传动轴替换为双水平传动轴，将反装伞齿轮内的同向器替换为在第一齿轮装配同向器。

本实用新型的潮汐发电机对环境影响小，也基本不影响海上交通和安全；绿色环保、安装方便，具有良好的稳定性和抗冲击力；可以最大可能地将潮汐和海浪的动能转化为电能，具有较高的发电效率，可实现大功率发电。

附图说明

图1为本实用新型的潮汐发电机一优选实施例的总示意图。

图2为本实用新型的潮汐发电机的浮舱的一优选实施例俯视图。

图3为本实用新型的潮汐发电机的浮舱的图2所示实施例的示意图。

图4为本实用新型的潮汐发电机的发电机框架结构的一优选实施例示意图。

图5为本实用新型的潮汐发电机的万向锚的一优选实施例示意图。

图6为本实用新型的潮汐发电机的万向锚的图5所示实施例的A向示意图。

图7为本实用新型的潮汐发电机的X、Y轴运动分解机构一优选实施例示意图。

图8为本实用新型的潮汐发电机的Z轴运动分解机构一优选实施例示意图

图9为本实用新型的潮汐发电机的X、Y轴齿轮传动机构及发电机一优选实施例示意图。

图10为本实用新型的潮汐发电机的Z轴齿轮传动机构及发电机一优选实施例示意图。

图示：

1-浮舱，2-连杆，3-发电机框架，4-X轴运动分解机构，5-Y轴运动分解机构，6-Z轴运动分解机构，7-万向锚，8-导杆，9-滑动盘，10-机构框架，11-滚动轴承，12-水平传动轴12，13-水平传动齿轮13，14-同向器14，15-垂直传动轴15，16-耦合器和同轴器16，17- X轴发电机，18-垂直传动伞齿轮，19-水平传动伞齿轮，20-Z轴发电机，21-密封器，22-发电机外框架，23-电缆出口，24-设备基座，101-浮体，102-连接器，103-筋板，104-荷载铆钉，301-短套，302- X轴运动分解机构支撑，303-Y轴运动分解机构支撑，304-Z轴运动分解机构支撑，305-发电机基座，601-联接器，602-上滚动轴承，603-滑动件，604-下滚动轴承，605-短杆，606-上万向钮，607-上滑动盘，608-下滑动盘，609-下万向钮，701-轴承，702-方环，703-方形套筒。

具体实施方式

为了更进一步了解本实用新型的

技术实现要素：
，下面将结合具体实施例对本实用新型作更为详细的描述，实施例只对本实用新型具有示例性作用，而不具有任何限制性的作用；任何本领域技术人员在本实用新型的基础上作出的非实质性修改，都应属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1~10所示，一种潮汐发电机，包括浮舱1、连杆2、发电机本体、密封系统和附属结构，发电机本体包括发电机框架3、运动分解机构、齿轮传动机构和发电机，其中所述运动分解机构包括X轴运动分解机构4、Y轴运动分解机构5、Z轴运动分解机构6，所述齿轮传动机构包括X轴齿轮传动机构、Y轴齿轮传动机构、Z轴齿轮传动机构，所述发电机包括X轴发电机17、Y轴发电机（位于图1示意图背面，图中未示出）、Z轴发电机20。

在本实施例中，所述密封系统包括波纹橡胶密封节密封器21、发电机外框架22，发电机外框架22底部侧边开口，设置电缆出口23。

在本实施例中，所述附属结构包括锚绳、电缆、设备基座24、汇电站。

如图2~3所示，在本实施例中，所述浮舱1位于潮汐发电机上部，为硬塑空心环形构造，体密度≤海水密度，可以漂浮在海水表面或完全浸没在海水中。外围设置浮体101，所述浮体101之间通过筋板103连接；浮舱1中心设置连接器102连接连杆2，连接器102有过负荷断裂性能，在浮舱1的运动超过连杆2机构限位且超出连接器102的承受能力时，发生断裂，以便在极端潮汐和海浪条件下保护发电机本体设备。浮舱1带一个锚绳，连接在发电机本体上，防止极端情况下浮舱1丢失。

在本实施例中，所述连杆2为钛合金方形杆，中空，质轻，有足够刚度。连杆2位于潮汐发电机中轴，穿过浮舱1、密封系统和发电机本体；所述连杆2顶端与浮舱1的连接器102通过荷载铆钉104相连，底端与Z轴运动分解机构6的短杆605相联。在组装后，连杆2还依次穿过发电机框架3结构的万向锚7、X轴运动分解机构4的万向锚7和Y轴运动分解机构5的万向锚7。

在本实施例中，所述连杆2与发电机外框架22连接部位上方设置密封器21，所述密封器21与发电机外框架22相联，用以隔绝海水进入发电机内部。

如图4所示，在本实施例中，所述发电机框架3为硬质金属框架，支撑着发电机本体的所有机构，外面包覆着发电机密封系统，隔绝海水。发电机框架3顶部设置万向锚7，内部由上到下依次设置X轴运动分解机构支撑302、Y轴运动分解机构支撑303、Z轴运动分解机构支撑304、发电机基座305，底端与设备基座24联接。各运动分解机构支撑上分别设置多个带轴承701的短套301；框架结构底部的基座，除了承载发电机的重量外，还能安装在海底的锚固墩上，确保发电机稳定，不受潮汐和海浪的影响。

如图5~6所示，在本实施例中，优选的万向锚7的外层是一个方环702，方环702内嵌套一个方形套筒703，发电机框架3、方环702和方形套筒703之间以4个呈90°角的轴承701联接，以实现连杆2以四个轴承701的交叉点为中心的水平万向转动。方形套筒703上、下共安装8只滚动轴承11，连杆2穿入其中，并允许连杆2沿方形套筒703做往复运动。

如图7所示，在本实施例中，所述X轴运动分解机构4外部为带导杆8的机构框架10，与发电机框架3活动装配，固定在发电机框架3的4个带轴承701的短套301支撑着导杆8，进而支撑着X轴运动分解机构4，并允许X轴运动分解机构4沿X轴（左右方向）做往复运动。在X轴运动分解机构4中部设置一个滑动盘9，所述滑动盘9为边缘带滚动轴承11的活动部件，可以在X轴运动分解机构4内沿Y轴方向（前后方向）运动。所述滑动盘9中心设置一个万向锚7，所述万向锚7与发电机框架3顶部的万向锚7结构和尺寸一致。

在本实施例中，所述导杆8上设置齿轮牙，与X轴齿轮传动机构装配。

如图7所示，在本实施例中，所述Y轴运动分解机构5设置于X轴运动分解机构4下层，外部为带导杆8的机构框架10，与发电机框架3活动装配，固定在发电机框架3的4个带轴承701的短套301支撑着导杆8，进而支撑着Y轴运动分解机构5，并允许Y轴运动分解机构5沿Y轴做往复运动；Y轴运动分解机构5中部设置一个滑动盘9，滑动盘9中心为万向锚7，滑动盘9可以在Y轴运动分解机构5内沿X轴方向运动。

如图8所示，在本实施例中，所述Z轴运动分解机构6设置于Y轴运动分解机构5下层，外部为带导杆8的机构框架10，与发电机框架3活动装配，固定在发电机框架3的4个带轴承701的短套301支撑着导杆8，进而支撑着Z轴运动分解机构6，并允许Z轴运动分解机构6沿Z轴（上下方向）做往复运动。所述Z轴运动分解机构6是一个框架结构，上下分别设置上滑动盘607、下滑动盘608，允许Z轴运动分解机构6分别沿X轴和Y轴做往复运动。所述上滑动盘607、下滑动盘608为垂直安装的两个边缘带滚动轴承11的活动部件，两个盘反向向外涨紧，中心分别含上万向钮606、下万向钮609，万向钮中心是一个与连杆2相同尺寸的短杆605，上部通过联接器601联接连杆2，中部穿过滑动件603，滑动件603设置上滚动轴承602、下滚动轴承604。上下层滑动盘及万向钮可确保短杆605可在Z轴运动分解机构6内任意方位摇动，并能在连杆2的带动下使Z轴运动分解机构6整体做Z轴的往复运动。

如图9所示，在本实施例中，所述X轴齿轮传动机构由水平传动轴12和垂直传动轴15装配而成；所述水平传动轴12两端各设置一个水平传动齿轮13，中间设置两个水平传动伞齿轮19，两个水平传动伞齿轮19内部各设置一个同向器14，在一个方向转动时传递力，而另一个方向则不传递力。两个同向器14反向装配，确保X轴运动分解机构4的带齿轮导杆8的往和复两种运动变成垂直传动轴15上的同向的转动。所述垂直传动轴15顶端带一个垂直传动伞齿轮18，底部通过耦合器和同轴器16与X轴发电机17联接。

在本实施例中，所述Y轴齿轮传动机构、Z轴齿轮传动机构与X轴齿轮传动机构结构相同。

在本实施例中，X轴齿轮传动机构和X轴发电机17装配在发电机框架3的外侧。X轴齿轮传动机构的水平传动轴12与X轴运动分解机构4的导杆8上的齿轮牙啮合。X轴发电机17需与垂直传动轴15对中、耦合。Y轴齿轮传动机构和Y轴发电机装配在发电机框架3X轴齿轮传动机构的相邻侧。Y轴齿轮传动机构的水平传动轴12机构与Y轴运动分解机构5的导杆8上的齿轮牙啮合。Y轴发电机与垂直传动轴15对中、耦合。需注意的是，所述X轴运动分解机构4、Y轴运动分解机构5的导杆8分别位于所述X轴齿轮传动机构、Y轴齿轮传动机构上方，导杆8上的齿轮牙与水平传动齿轮13在垂直方向啮合。Z轴齿轮传动机构和Z轴发电机20装配在发电机框架3的下部。如图10所示，Z轴运动分解机构6的导杆8位于所述Z轴齿轮传动机构的后方，导杆8上的齿轮牙与水平传动齿轮13在前后方向啮合。Z轴发电机20与垂直传动轴15对中、耦合。

在本实施例中的潮汐发电机各部分机构可以分装运输，现场组装。发电机本体在车间预装，并在现场下水前检查装配情况，进行运动性试验。现场安装中，将连杆2装配在发电机本体上，再安装波纹橡胶密封节，然后再将发电机固定在预先施工好的海底水泥基座上，敷设电缆至汇电站。最后装配浮舱1，根据海浪情况调整浮舱1至设定的位置后锁紧，即完成设备安装工作。

在本实施例中，无论浮舱1随潮汐和波浪向任何方向运动，都会以万向锚7为支点，由连杆2将浮舱1的运动传递到发电机本体内，并分别在X、Y、Z轴的运动分解机构中产生三个轴向的往复运动，再通过各自的齿轮传动机构，产生同向的连续的转动。该转动将驱动各自的发电机发电。所有的动能都是由机械机构传递，并在连接部位装配了滚动轴承11以减少摩擦阻力，以便于最大可能地将潮汐和波浪的动能转化为电能。

尽管具体地参考其优选实施例来示出并描述了本实用新型，但本领域的技术人员可以理解，可以作出形式和细节上的各种改变而不脱离所附权利要求书中所述的本实用新型的范围。以上结合本实用新型的具体实施例做了详细描述，但并非是对本实用新型的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本实用新型技术方案的范围。