專利名稱：波浪發(fā)電設(shè)備及傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于從水波運(yùn)動中提取電能的波浪發(fā)電設(shè)備，涉及一種從大體 間歇性機(jī)械能(例如物體的大體周期性運(yùn)動)中提取電能的方法，以及涉及一種在這種大 體間歇性機(jī)械能可用時使用的發(fā)電設(shè)備的傳動裝置。
背景技術(shù)：
由于海洋波浪里的能量密度非常高(比風(fēng)里高出約1000倍)，波浪發(fā)電在成本 收益上有巨大的潛力，因此小容量波浪能轉(zhuǎn)換器成為可能。而且，由于波浪是由風(fēng)在長 時間內(nèi)產(chǎn)生，并在風(fēng)已經(jīng)平息后仍持續(xù)起伏變化，因此與例如風(fēng)力相比波浪更是可預(yù)測 的。這導(dǎo)致波浪的平均能量變化緩慢，使波浪能轉(zhuǎn)換器接到通用電力配電網(wǎng)絡(luò)時具有系 統(tǒng)優(yōu)勢。盡管有此潛力，至今仍無有競爭力的方案，其原因是波浪能難于掌控。海洋是 一個具有高材料應(yīng)力的嘈雜環(huán)境。在風(fēng)暴天氣里其能量水平可以比平時高出100倍。波 浪運(yùn)動是振蕩的且波浪與波浪之間在波高、波長與周期(速度)上的變化從無停止，這 使波浪發(fā)電設(shè)備所吸收的能量有巨大變化。對于直接受驅(qū)操作，也即根據(jù)波浪瞬時運(yùn) 動驅(qū)動波浪發(fā)電設(shè)備里的發(fā)電機(jī)時，這造成發(fā)電設(shè)備的低利用率，也即所謂的容量因子 (capacity factor)為低值。發(fā)電機(jī)功率每波浪周期在零與最高水平之間變換兩次。波浪與 波浪之間最高水平的變化也可能非常劇烈。一般的電力配電網(wǎng)絡(luò)在輸出功率與電壓兩方 面都需要相對穩(wěn)定的水平，這造成此種波浪能轉(zhuǎn)換器的電控系統(tǒng)必須在發(fā)電之后將這些 電平處理得更為平穩(wěn)。而且，不平穩(wěn)的電平導(dǎo)致為了能夠適當(dāng)處理最高電平而對波浪發(fā) 電設(shè)備的整個電力系統(tǒng)昂貴的過度配置。為了讓波浪發(fā)電具有競爭力，在將發(fā)電機(jī)上的原動力(motiveforce)平穩(wěn)化的同 時，要求波浪發(fā)電設(shè)備能夠有效吸收波浪能，以獲得更高的容量因子。此外，還要求 低的系統(tǒng)復(fù)雜度以及部件的有效使用。波浪發(fā)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)還必須抗風(fēng)暴且有長生命周 期，以及通過允許長維修間隔并包括易于獲取的耐磨損部件的結(jié)構(gòu)來達(dá)到低成本運(yùn)轉(zhuǎn)與 維護(hù)。波浪發(fā)電技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了很長一段時間，但迄今仍未獲得一種波浪發(fā)電設(shè)備的 方法或設(shè)計(jì)能夠兼有上述的必須性能。經(jīng)常用于獲取水浪能量的方式是利用水的豎直運(yùn)動。采用這種技術(shù)的設(shè)施有時 被稱為“點(diǎn)吸收器(point absorbers) ”。利用豎直運(yùn)動的一種方法是將具有底部基座的 浮子與錨輪結(jié)合起來。底部基座牢固地定位在海底并連接到隨洋面，也即隨波浪運(yùn)動的 浮子。當(dāng)水面上升從而抬起浮子時，產(chǎn)生原動力，此原動力通過驅(qū)動軸或索或鏈轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，所述驅(qū)動軸連接在基座與浮子之間，所述索或鏈在軸承架設(shè)(joumalled in bearings)于浮子上或基座中的錨輪上延伸，且其相對端相應(yīng)連接到基座或浮子。當(dāng)浪高 變得更高時，由于波浪運(yùn)動速率的增長，原動力增加。使用這樣的錨輪，錨輪的旋轉(zhuǎn)方 向與速率直接取決于波浪的豎直方向與運(yùn)動速率。然而，對于將常規(guī)發(fā)電機(jī)耦接到錨輪 以產(chǎn)生電能而言，這不夠理想。為了讓波浪發(fā)電設(shè)備高效地驅(qū)動常規(guī)旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)，波浪的豎直運(yùn)動必須轉(zhuǎn)化 為單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，且連接到傳動裝置的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速必須穩(wěn)定化。在上述設(shè)備中，使用固 定在海底或框架結(jié)構(gòu)上，并沿著或越過架設(shè)在浮子中的錨輪延伸的驅(qū)動軸、索或鏈，此 問題可用下面的方式解決。當(dāng)浮子被波浪抬起時，錨輪上產(chǎn)生原動力。接著，當(dāng)波浪下 沉?xí)r，防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)松開，錨輪被配重歸位。于是，動力驅(qū)動僅在波浪上升期間起作用而 在波浪下沉?xí)r完全停止，這是不能令人滿意的。已有嘗試去反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)方向，使得被錨輪 驅(qū)動的發(fā)電機(jī)也在波浪下沉?xí)r在同樣的方向上被配重驅(qū)動。也有嘗試去反轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)的旋 轉(zhuǎn)方向。然而，在每個波浪周期里兩次改變機(jī)械傳動裝置或發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向?qū)е聡?yán)重 的機(jī)械磨損。盡管旋轉(zhuǎn)方向可以通過傳動裝置而變?yōu)閱蜗?，轉(zhuǎn)速還是跟隨豎直運(yùn)動的速 率，這使得發(fā)電機(jī)輸出功率依照波浪運(yùn)動速率而變化。由于發(fā)電機(jī)的質(zhì)量一直交替性地 加速或減速，這造成低容量因子與高衰減效應(yīng)。為了產(chǎn)生采用機(jī)械傳動裝置發(fā)電機(jī)的原 動力及旋轉(zhuǎn)速度，多個浮子可相互合作，其浮子之間存在相移。然而，這只有在浮子在 波浪周期上均勻分布的情況下才能理想工作，這種情況是很少出現(xiàn)的，波浪的波長和速 率總是在變化。而且，傳動系統(tǒng)變得更為復(fù)雜并因此常常在這類系統(tǒng)中使用液壓機(jī)構(gòu)。 然而，液壓設(shè)備導(dǎo)致了大傳動損耗的復(fù)雜系統(tǒng)。已公開的法國專利申請2869368中公開 了上述類型的波浪發(fā)電設(shè)備，其包括浮動平臺或浮子。線繞過浮子上的滑輪，線一端附 接到底部，另一端帶有配重?；喌男D(zhuǎn)被傳遞到發(fā)電機(jī)。轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)輸出功率隨波 浪運(yùn)動而變化。美國專利4242593號公開了類似的波浪發(fā)電設(shè)備，其僅當(dāng)浮子上升時驅(qū) 動浮子里的輪子或滑輪。提供用來齒輪加速浮子中輪子或滑輪的轉(zhuǎn)速的齒輪箱以使它適 用于驅(qū)動發(fā)電機(jī)。美國專利5889336與已公開的日本專利申請11-6472中公開了類似的 波浪能發(fā)電設(shè)備，其包括一端附接到底部基座且另一端具有配重的鏈。鏈繞過浮子里的 鏈滑輪。鏈滑輪通過布置成使發(fā)電機(jī)總是在相同方向上旋轉(zhuǎn)的直接作用傳動裝置連接到 發(fā)電機(jī)。其轉(zhuǎn)速取決于浮子豎直運(yùn)動的速率。美國專利4241579公開了一種類型略有不同的波浪發(fā)電設(shè)施。驅(qū)動軸安裝為在 水面與底部之間提升或下沉。若干浮子由索連接到配重并且線繞過公共驅(qū)動軸用于只驅(qū) 動相應(yīng)浮子時。已公開的英國專利申請2062113公開了一種包括多個不同驅(qū)動機(jī)構(gòu)的波 浪能轉(zhuǎn)換器，其每一種驅(qū)動機(jī)構(gòu)都包括浮子與配重/底部基座/額外浮子并且通過單向接 頭(coupling)作用于公共驅(qū)動軸。已公開的法國專利申請2339071中使用連接到鏈一端 并通過該鏈驅(qū)動水面以上的驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)的浮子。該鏈的另一端帶有也位于水面以上的配 重。對驅(qū)動軸的連接是單向式的且該驅(qū)動軸可以通過鏈而由若干這樣的浮子驅(qū)動。在公開的國際專利申請W02005/054668中，公開了一種包括附接于線一端的浮 子的波浪能發(fā)電設(shè)備。線的另一端或多或少繞位于海底上的鼓卷起。該鼓連接到返回 彈簧和發(fā)電機(jī)，并在浮子上升和下沉運(yùn)動時都驅(qū)動發(fā)電機(jī)。在根據(jù)公開的國際專利申請 W003/058054的波浪能發(fā)電設(shè)備中，浮子起到線的卷繞鼓的作用，其下端連接到底部基座。返回彈簧，增速機(jī)構(gòu)及發(fā)電機(jī)位于鼓的內(nèi)部。在浮子上升和下沉?xí)r發(fā)電機(jī)都受到驅(qū)動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種高效的波浪能發(fā)電設(shè)備。波浪能發(fā)電設(shè)備里，在水波運(yùn)動的一些部分期間吸取來自水池水波的能量用以 驅(qū)動發(fā)電機(jī)。但是，部分被吸收的能量以一些適當(dāng)?shù)臋C(jī)械方式臨時累積或存儲起來用以 在水波運(yùn)動的其他部分期間驅(qū)動發(fā)電機(jī)。因此，可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動發(fā)電機(jī)的原動力在時間上的 均衡。對于能量的臨時性機(jī)械累積，可利用勢能的改變，譬如適當(dāng)物體的勢能變化。例 如，勢能改變可以基于彈性力或重力。在后一種情況里可使用浮體，也即密度低于水的 物體，其位置到水面的距離變化從而間接利用重力。相同情況下用來累積能量的物體替 代地可為配重，即密度高于水的物體，其以更直接的方式利用重力。這些情況下物體可 連接到某些細(xì)長工件上，諸如線、索或鏈，在此情況中其柔性部分可或多或少卷繞在配 重鼓上。配重鼓可架設(shè)在浮子或放置在或附接于水池底部的固定架或框架上。在一種情 況下配重鼓可以機(jī)械連接到發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分并且物體的重量或浮力用于持續(xù)驅(qū)動配重 鼓以在與驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)，所述驅(qū)動軸連接到另一細(xì)長工件，在 此仍如線、索或鎖鏈。驅(qū)動軸機(jī)械布置成僅作單向旋轉(zhuǎn)，例如由水面的上升或下沉運(yùn)動所驅(qū)動，或更 具體地說通過浮子交替的上升下沉運(yùn)動和/或交替搖擺，前后運(yùn)動，或者是波浪或水中 其它形式振蕩運(yùn)動或振蕩運(yùn)動的組合所驅(qū)動，所謂浮子也即密度小于水，浮在水面的物 體。上述情況中發(fā)電機(jī)機(jī)械連接在驅(qū)動軸與配重鼓之間的傳動路線中。發(fā)電機(jī)各部件之 間在發(fā)電機(jī)氣隙上的電磁耦合提供與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速相關(guān)的有限力矩，即由配重鼓與發(fā)電機(jī) 電負(fù)載提供的機(jī)械力矩。當(dāng)驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)得比發(fā)電機(jī)中轉(zhuǎn)速更快時，配重鼓在第一旋轉(zhuǎn)方 向上旋轉(zhuǎn)，使配重被吊起，從而累積勢能。當(dāng)驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)得比發(fā)電機(jī)中轉(zhuǎn)速更慢或靜止 時，配重鼓在第二旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)，使配重降低，從而釋放勢能?？捎脧椥詸C(jī)構(gòu)作為采用彈性力的能量累積設(shè)備，其中能量作為彈簧中的張力或 通常作為彈性能累積。這種彈性設(shè)備可在不同情況下包括用于將能量累積為氣壓的容 器。該容器則可連接到組合的壓縮機(jī)或氣泵以及例如渦旋泵這樣的氣動馬達(dá)。該設(shè)備可 具有直接連接到發(fā)電機(jī)其中一個部件的一個可運(yùn)動部件。在這種波浪能發(fā)電設(shè)備中可用能量累積設(shè)備，也被稱為能量存儲設(shè)備，和適當(dāng) 的接頭以有效率的方式實(shí)現(xiàn)水波動能的均衡化，使得發(fā)電機(jī)可以相對平滑的水平被驅(qū)動 連續(xù)發(fā)電。通常，波浪能發(fā)電設(shè)備，或其更通用的形式，利用水池的水的運(yùn)動，例如大致 周期性運(yùn)動的發(fā)電設(shè)備可包括-浮子或其它設(shè)備，其布置在水池處或水池中以某種方式通過所述水池中水的 運(yùn)動來進(jìn)行運(yùn)動。然后，所述浮子或所述其它設(shè)備被構(gòu)造和放置成使其本身因水中的運(yùn) 動而得以運(yùn)動，在一個方向上的運(yùn)動與在不同于第一方向的另一方向上運(yùn)動交替。水中 的運(yùn)動可包括水中或水面上的運(yùn)動，交替運(yùn)動，即水中或水面上交替前后運(yùn)動或在水池 的水中在一個方向上的運(yùn)動和在另一個方向上的運(yùn)動交替的一般性運(yùn)動。在浮子的情況下，浮在水池中水的表面上，這意味著浮子在水面上下運(yùn)動時，交替上升和下沉和/或 前后搖擺或傾斜。通常，浮子的平均密度低于水。布置在水池中的所述其它設(shè)備可例如 包括具有比水相同或較高密度的物體，設(shè)計(jì)成跟隨水的運(yùn)動，或在水波經(jīng)過時因水中的 壓力差交替的壓縮或膨脹的設(shè)備。-驅(qū)動軸，所述驅(qū)動軸可旋轉(zhuǎn)地架設(shè)到波浪發(fā)電設(shè)備的一些部分。在不同設(shè)計(jì)中 它可架設(shè)在所述浮子或所述其它設(shè)備。替代地，它可架設(shè)到剛性附接到水池底部的設(shè)備 上用于旋轉(zhuǎn)，或一般地架設(shè)到布置成反作用水池中水的運(yùn)動的某些設(shè)備，例如具有相對 大質(zhì)量或重量的物體。-第一細(xì)長工件，其根據(jù)驅(qū)動軸的安裝位置分別連接到布置為阻礙水池中水的運(yùn) 動的設(shè)備(例如，水池底部的固定點(diǎn)或具有相對大質(zhì)量或重量的物體)或連接到浮子，以 及連接到驅(qū)動軸。所述第一細(xì)長工件可為柔性工件，例如線、索或鏈，但在例如包括齒 條段的情況下，它也可為剛性的。-發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)連接到所述驅(qū)動軸并包括兩個可相互旋轉(zhuǎn)的部件，即第一 部件與第二部件，常被分別稱為轉(zhuǎn)子和定子。在兩個可旋轉(zhuǎn)部件之間存在氣隙。-能量累積設(shè)備，用于如上所述臨時機(jī)械存儲能量。布置所述浮子或類似設(shè)備，所述浮子或所述其他設(shè)備、所述第一細(xì)長工件、所 述設(shè)備布置為對所述波浪運(yùn)動給予阻礙，所述驅(qū)動軸與所述能量累積設(shè)備彼此連接，使 得對于基本上水面的第一運(yùn)動或所述浮子或類似設(shè)備的第一運(yùn)動，所述第一細(xì)長工件與 所述驅(qū)動軸之間的連接使所述驅(qū)動軸只在一個方向上旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動所述發(fā)電機(jī)的兩個 部件在第一方向上相互旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，同時也對累積設(shè)備供給能量。這樣，來自驅(qū)動軸旋 轉(zhuǎn)的能量由此被部分地轉(zhuǎn)化成電能從發(fā)電機(jī)輸出，部分地轉(zhuǎn)化成存儲在能量累積設(shè)備中 的能量。第一運(yùn)動可為水面向上或向下運(yùn)動中的一種時浮子所設(shè)置的運(yùn)動。所述浮子或類似設(shè)備大體處于基本與所述第一運(yùn)動獨(dú)立的所述第二運(yùn)動時，所 述能量累積設(shè)備被布置為驅(qū)動所述發(fā)電機(jī)的所述兩個部件在相同的第一旋轉(zhuǎn)方向上相互 旋轉(zhuǎn)。第二運(yùn)動可為浮子這樣的運(yùn)動，其中浮子被水面向上和向下運(yùn)動中的第二個設(shè) 置，并基本不同于向上或向下水面運(yùn)動中的任一個。浮子或其它物體的第一運(yùn)動可發(fā)生在與浮子或其它設(shè)備的第二運(yùn)動相反的方 向。如此，第一運(yùn)動可發(fā)生在向前方向，而第二運(yùn)動可發(fā)生在向后方向，作為平移運(yùn) 動，例如上下運(yùn)動，或者作為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，即角度運(yùn)動，或者作為平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的組合。驅(qū)動軸可例如經(jīng)過機(jī)械齒輪機(jī)械連接到發(fā)電機(jī)的第一部件。至少在所述發(fā)電機(jī) 的第一、第二部件相對運(yùn)動期間，在所述發(fā)電機(jī)第一與第二部件之間的氣隙上以常規(guī)方 式存在電磁耦合。在一個特殊實(shí)施例中能量累積設(shè)備可機(jī)械連接到發(fā)電機(jī)的第二部件。當(dāng)驅(qū)動軸通過第一細(xì)長元件與驅(qū)動軸之間的連接而旋轉(zhuǎn)并由此驅(qū)動發(fā)電機(jī)第一 部件時，能量累積設(shè)備經(jīng)由發(fā)電機(jī)的第一和第二部件之間的氣隙上的電磁耦合而與驅(qū)動 軸的連接給出原動力，該原動力阻礙驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)。然后，在上述特殊實(shí)施例中，使得 當(dāng)通過所述第一細(xì)長元件與所述驅(qū)動軸之間的耦接而作用在所述驅(qū)動軸上所述原動力超 過所述反作用原動力時，所述發(fā)電機(jī)第二部件因?yàn)橥ㄟ^所述氣隙與所述發(fā)電機(jī)第一部件 上的電磁耦合而與所述驅(qū)動軸的耦接而可在第一旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)，由于其機(jī)械耦接到所述發(fā)電機(jī)的第二部件而在所述能量累積設(shè)備中累積能量。同時，所述發(fā)電機(jī)的第一和第 二部件在相同的第一方向上相互旋轉(zhuǎn)。另外，使得當(dāng)通過所述第一細(xì)長元件與所述驅(qū)動 軸之間的耦接而作用在所述驅(qū)動軸上所述原動力未超過所述反作用原動力時，所述發(fā)電 機(jī)第二部件由所述能量累積設(shè)備驅(qū)動大體上在相同的第一旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。由此，在這 種情況下，所述發(fā)電機(jī)的第一與第二部件被在相同的第一方向上繼續(xù)相互旋轉(zhuǎn)。如上所述，可布置將所述驅(qū)動軸耦接到所述發(fā)電機(jī)第一部件的機(jī)械齒輪。然后 所述驅(qū)動軸適當(dāng)連接到所述機(jī)械齒輪的輸入側(cè)，所述發(fā)電機(jī)第一部件機(jī)械連接到所述機(jī) 械齒輪第一輸出側(cè)。在這種情況下，如果能量累積設(shè)備連接到所述機(jī)械齒輪與所述第一 輸出側(cè)不同的第二輸出側(cè)，發(fā)電機(jī)第二部件可剛性附接到浮子。機(jī)械齒輪通?？杀徽J(rèn)為 包括具有輸入軸的一個輸入側(cè)以及兩個輸出側(cè)，其中一個輸出側(cè)包括輸出軸，另一個輸 出側(cè)包括機(jī)械齒輪的外殼或封裝，見以下波浪能發(fā)電設(shè)備中所包括的傳動裝置的說明。 對于例如行星齒輪系，輸入側(cè)可包括連接到行星齒輪架的軸，兩個輸出側(cè)相應(yīng)于連接到 太陽齒輪和環(huán)形齒輪的軸，可連接到第二軸或行星齒輪系的外殼。在包括浮子的情況下，浮子可包括起氣袋作用的空間，并且至少所述驅(qū)動軸的 主要部分被置于該空間中，在提供了其它旋轉(zhuǎn)部分(例如卷繞鼓)以及它們之間的耦接 的情況下，這些也位于該空間中。這種氣袋可為填充有空氣的空間，在其底部由水面定 界，其它側(cè)是浮子的不同表面。然后，氣袋可由浮子底面上的凹部形成。在一個實(shí)施例中，能量累積設(shè)備可包括布置成鉛錘(lead)的配重，對于浮子或 其他設(shè)備運(yùn)動的第一運(yùn)動，該配重也上升，從而增加其勢能。所述浮子或所述其他設(shè) 備、所述第一細(xì)長元件、所述驅(qū)動軸與所述配重的彼此耦接被適當(dāng)布置成使得對于浮子 或其他設(shè)備的第二運(yùn)動，所述配重向下運(yùn)動，由此驅(qū)動所述發(fā)電機(jī)的部件在第一旋轉(zhuǎn)方 向上相互旋轉(zhuǎn)。在浮子的情況下，這可例如意味著，對于第一運(yùn)動，當(dāng)浮子例如向上運(yùn) 動時，配重也向上運(yùn)動一距離，大于浮子那時豎直運(yùn)動的豎直距離。在同一實(shí)施例中，所述能量累積設(shè)備包括可旋轉(zhuǎn)地安裝到驅(qū)動軸的配重鼓以及 為耦接所述配重中的運(yùn)動以使所述配重鼓旋轉(zhuǎn)的第二細(xì)長元件。所述第二長形元件可為 柔性的或可為柔性元件，例如線、索或鏈，其下端附接到所述配重，其上端或多或少卷 繞在所述配重鼓上。另外，連接所述驅(qū)動軸以驅(qū)動所述發(fā)電機(jī)第一部件旋轉(zhuǎn)，第一種情 況下可耦接所述配重鼓以旋轉(zhuǎn)所述發(fā)電機(jī)第二部件，使得所述發(fā)電機(jī)在其第二部件相對 其第一部件旋轉(zhuǎn)時生成電流，同時對該旋轉(zhuǎn)給予反作用力矩。由此可使所述發(fā)電機(jī)第一 與第二部件總是在相同的第一旋轉(zhuǎn)方向上相互旋轉(zhuǎn)。在第二種情況下，機(jī)械齒輪可連接在驅(qū)動軸和發(fā)電機(jī)的第一部件之間。在這種 情況下，驅(qū)動軸連接到所述機(jī)械齒輪的輸入側(cè)，發(fā)電機(jī)第二部件剛性附接到所述浮子或 所述其他設(shè)備，且所述配重鼓機(jī)械耦接到所述機(jī)械齒輪區(qū)別于所述第一輸出側(cè)的第二輸 出側(cè)。由此，對于浮子或其他設(shè)備的所述第一運(yùn)動，驅(qū)動軸可在所述齒輪的兩個輸出側(cè) 都提供原動力以便所述發(fā)電機(jī)第一部件旋轉(zhuǎn)以及所述配重鼓旋轉(zhuǎn)，從而相對所述驅(qū)動軸 吊起所述配重。對于浮子或其他設(shè)備的所述第二運(yùn)動，所述配重鼓可通過其到齒輪箱第 二輸出側(cè)的耦接而提供原動力，以便所述發(fā)電機(jī)第一部件旋轉(zhuǎn)。另外，在包括配重和配重鼓的情況下，可提供用于電連接發(fā)電機(jī)的電纜，所述 電纜從發(fā)電機(jī)延伸到配重鼓并部分地繞其卷繞，由此延伸到可沿第一細(xì)長元件滑動的不可漂浮部分，并剛性地連接到其上，使得滑動部分可保持在配重下方恒定的距離，該電 纜從可滑動部分向上延伸到水面以進(jìn)一步連接到電負(fù)載。這使得例如當(dāng)水波方向變化 時，波浪能轉(zhuǎn)換器可在水平面上轉(zhuǎn)動，而不導(dǎo)致電纜與第一細(xì)長元件糾纏。錨鼓可安裝為繞驅(qū)動軸單向旋轉(zhuǎn)并進(jìn)一步耦接到第一長形元件，使得錨鼓為浮 子或其它設(shè)備的第一運(yùn)動而旋轉(zhuǎn)，從而也使驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)。第一細(xì)長元件是柔性的，即例 如線、索或鏈這樣的柔性元件，其一端或多或少卷繞在錨鼓上。對于浮子或其他設(shè)備的 第二運(yùn)動提供旋轉(zhuǎn)所述錨鼓的機(jī)構(gòu)，使得所述柔性元件保持在張緊狀態(tài)。由此，還可阻 礙波浪能發(fā)電設(shè)備沿水面移開。該機(jī)構(gòu)例如可包括能量累積設(shè)備與錨鼓之間的機(jī)械接 頭，或包括電動機(jī)。用于錨鼓的軸承只允許繞驅(qū)動軸單向旋轉(zhuǎn)，同時在相反方向上旋轉(zhuǎn)時允許錨鼓 驅(qū)動所述驅(qū)動軸在相反方向旋轉(zhuǎn)，該方向即上述的僅一個方向。該軸承可包括用于限制 或松開原動力的接頭，錨鼓利用該接頭作用在驅(qū)動軸上。提供控制系統(tǒng)，用來控制所述發(fā)電機(jī)電負(fù)載，布置成調(diào)整所述發(fā)電機(jī)第一部件 與第二部件間旋轉(zhuǎn)速度。在能量累積設(shè)備包括配重或浮體的情況下，電負(fù)載的控制也可 分別用于調(diào)整配重或浮體的豎直速度，所述配重或所述浮體可只在適當(dāng)或合適的豎直范 圍內(nèi)運(yùn)動。所述控制系統(tǒng)還可被配置成通過調(diào)整所述發(fā)電機(jī)第一與第二部件間的旋轉(zhuǎn)速 度來補(bǔ)償所述配重或浮體慣性質(zhì)量導(dǎo)致的所述力矩變化。由此所述發(fā)電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)提供 連續(xù)平滑的功率波浪能轉(zhuǎn)換器可具有以下一個或幾個特征或優(yōu)點(diǎn)1.根據(jù)上述說明，能量累積可用于均衡水波的能量，由此產(chǎn)生平穩(wěn)的電流，這 給發(fā)電機(jī)及相關(guān)動力電子電路和連接較高的容量因子，以及電力系統(tǒng)較低的復(fù)雜度。2.可累積大波浪的多余能量，并隨時將其利用以補(bǔ)償小波浪時的短缺，這有助 于高容量因子。3.從水波吸收能量可受到限制，同時可保持全功率，即使在非常巨浪(heavy wave)情況期間也是如此。這有助于高容量因子，但也起到非常簡單有效的風(fēng)暴保護(hù)系 統(tǒng)的作用，波浪能發(fā)電設(shè)備始終與波浪協(xié)調(diào)工作，只吸收有容量轉(zhuǎn)化的能量的量。4.發(fā)電機(jī)的功率輸出可由發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度能適于驅(qū)動軸的平均轉(zhuǎn)速這一事實(shí) 控制。這使得波浪能發(fā)電設(shè)備可輸出與當(dāng)前波候有關(guān)的平穩(wěn)的功率水平。5.波浪能發(fā)電設(shè)備具有很高的可升級性，其容量和產(chǎn)生電能的模式可針對具體 波候優(yōu)化而獲得最高的成本效率。6.波浪能發(fā)電設(shè)備具有高效率的完全的機(jī)械傳動裝置，以簡單的方式將振蕩的 波浪運(yùn)動轉(zhuǎn)換成單向旋轉(zhuǎn)，很好地適應(yīng)具有旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電機(jī)。7.結(jié)構(gòu)可例如主要由混凝土制成，這是一種被良好測試用于海洋環(huán)境的便宜材 料。8.可采用電子可調(diào)滑動離合器，布置為影響底基座與浮子之間線的卷繞，還使 其可調(diào)整保持波浪能發(fā)電設(shè)備的水平位置的力。這種滑動離合器可取代并改善類似結(jié)構(gòu) 中常用的配重，這里被稱為鉛錘的功能。9.機(jī)械連接到驅(qū)動軸的錨鼓可用于根據(jù)波浪運(yùn)動或多或少卷繞第二細(xì)長元件。 錨線可繞在錨鼓上若干圈，因此設(shè)施能處理的波高沒有技術(shù)限制。對于任何波浪尺寸，浮子都以協(xié)調(diào)的方式跟隨水面，而不會達(dá)到任何端位置，這有助于波浪能發(fā)電設(shè)備無視 波高變化非常有效地吸收波浪能，同時結(jié)構(gòu)中在風(fēng)暴環(huán)境期間的應(yīng)力最小。10.可提供機(jī)械接頭，使得如果發(fā)電機(jī)從外部源供應(yīng)電能并用作電動機(jī)，錨鼓可 受到控制運(yùn)動而進(jìn)行所述線的受控卷繞。這可使波浪能發(fā)電設(shè)備具有在牽引到其設(shè)計(jì)點(diǎn) 之前，能在岸上組裝的性質(zhì)。11.可用最小的手動補(bǔ)助完成安裝。主要只有電纜必須手動連接，這在水面上從 小船完成。連接到第二細(xì)長元件的底基座，以及配重在運(yùn)輸?shù)桨惭b點(diǎn)期間附接到浮子， 然后它們可通過機(jī)械耦接/鎖定設(shè)備的控制而釋放。12.波浪能轉(zhuǎn)換器易于設(shè)計(jì)成適用不同的安裝深度。13.可用齒輪箱以增加發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這使得可使用更小、更節(jié)約的高速發(fā)電 機(jī)。通過將齒輪箱連接到配重鼓，這種齒輪箱還可使其能將發(fā)電機(jī)的第二部件，即定子 永久固定到浮子，這簡化發(fā)電機(jī)的電連接和封閉，并減少結(jié)構(gòu)中的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量。總之，如上所述，從大致周期性物體運(yùn)動，例如重復(fù)的向上和向下運(yùn)動和/或 在兩個相反方向上傾斜運(yùn)動中提取電能的方法可包括以下步驟。-對于所述物體的所述第一運(yùn)動，該運(yùn)動可驅(qū)動發(fā)電機(jī)的兩部件在第一方向上相 互旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生電流并在同時也對能量累積設(shè)備提供機(jī)械能，以及-對于所述物體基本不同于所述第一運(yùn)動的所述第二運(yùn)動，所述能量累積設(shè)備可 驅(qū)動所述發(fā)電機(jī)兩個部件以在相同的第一方向上相互旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生與所述物體第一運(yùn) 動期間相同極性的電流。如上所述波浪能轉(zhuǎn)換器中所用傳動裝置可獨(dú)立地用于驅(qū)動軸被間歇地驅(qū)動，方 向改變和/或速度和/或力矩變化的其它情況的發(fā)電。通常，傳動裝置包括驅(qū)動軸，布 置成被驅(qū)動并且如需要由某些合適的設(shè)備總是在一個旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。另外，提供耦接 到驅(qū)動軸的發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)包括可相互旋轉(zhuǎn)的兩個部件，以及能量累積設(shè)備。驅(qū)動軸 驅(qū)動發(fā)電機(jī)的兩個部件在第一方向上相互旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生電流。能量累積設(shè)備與驅(qū)動軸 和發(fā)電機(jī)耦接，使得驅(qū)動軸也可通過其旋轉(zhuǎn)對能量累積設(shè)備供應(yīng)能量，并使得能量累積 設(shè)備后來可將其存儲或累積的能量輸出以協(xié)作驅(qū)動發(fā)電機(jī)部件在相同的第一方向上相互 旋轉(zhuǎn)。由此，當(dāng)驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度和/或力矩不足以驅(qū)動發(fā)電機(jī)的部件以所保持的旋轉(zhuǎn) 速度時，可產(chǎn)生具有相同極性的電流。在該傳動裝置中，驅(qū)動軸可機(jī)械連接到發(fā)電機(jī)第一部件。發(fā)電機(jī)中，常規(guī)地， 至少在彼此相對運(yùn)動期間，在第一和第二部件之間的氣隙上具有電磁耦合，該耦合在兩 個部件間給出一些力矩。能量累積設(shè)備在第一種情況下可機(jī)械耦接到發(fā)電機(jī)中所包括的 第二部件。另外，在傳動裝置中，如上所述的齒輪箱，例如行星齒輪系可連接在驅(qū)動軸與 發(fā)電機(jī)之間，使得驅(qū)動軸機(jī)械連接到齒輪箱的輸入側(cè)，或一般地，連接到齒輪箱的第一 可旋轉(zhuǎn)部分。齒輪箱的輸出側(cè)，或一般地，齒輪箱的第二可旋轉(zhuǎn)部分布置為從外部驅(qū) 動，以在一個旋轉(zhuǎn)方向上以變化的旋轉(zhuǎn)速度和/或力矩旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)的兩個部件中的一 個機(jī)械耦接到齒輪箱的另一輸出側(cè)，通常是齒輪箱的第三可旋轉(zhuǎn)部分，能量累積設(shè)備機(jī) 械耦接到發(fā)電機(jī)的第二部件。齒輪箱的第一和第二可旋轉(zhuǎn)部分可協(xié)作以例如驅(qū)動齒輪箱 的第三可旋轉(zhuǎn)部分以高于每部分其本身在其它部分靜止或未受驅(qū)動時所能實(shí)現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。在任何情況下的齒輪箱具有以下功能_當(dāng)從外部驅(qū)動第一可旋轉(zhuǎn)部分時，第二和第三可旋轉(zhuǎn)部分也被旋轉(zhuǎn)。-當(dāng)?shù)谝豢尚D(zhuǎn)部分未旋轉(zhuǎn)時，第三可旋轉(zhuǎn)部分可驅(qū)動第二可旋轉(zhuǎn)部分旋轉(zhuǎn)。第一、第二和第三可旋轉(zhuǎn)部分也可布置成繞相同的幾何旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，即同軸 安裝。本發(fā)明的額外目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將在以下說明書中闡釋，部分地從說明書中顯見，或 可由本發(fā)明的實(shí)踐習(xí)得。本發(fā)明的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)可通過所附權(quán)利要求具體指出的方法、過 程、手段和組合而實(shí)現(xiàn)和獲取。


盡管在所附權(quán)利要求中具體闡釋了本發(fā)明的新穎特征，本發(fā)明結(jié)構(gòu)和內(nèi)容的完 整理解及其以上和其它特征將由以下參照附圖的非限制性實(shí)施例詳細(xì)描述中得到，也可 由此更好理解本發(fā)明，其中圖1是包括四個獨(dú)立的波浪能發(fā)電設(shè)備的波浪發(fā)電設(shè)施的示意圖，圖2a是包括配重的波浪能轉(zhuǎn)換器的側(cè)視圖，圖2b是圖2a的波浪能發(fā)電設(shè)備的前視圖，圖2c是具有動力系的替代懸架的波浪能發(fā)電設(shè)備的剖面圖，圖2d是圖2c的波浪能發(fā)電設(shè)備的不同的剖面圖，圖2e是只包括浮子的從下方的視圖，該浮子包括根據(jù)圖2c的導(dǎo)向滑板、錨鼓和
配重鼓，圖2f是圖2c的波浪能發(fā)電設(shè)備從下方的視圖，還示出氣泵，圖2g是安裝在框架中的波浪能轉(zhuǎn)換器的動力系的頂視圖，圖3a是圖2a的波浪能發(fā)電設(shè)備中包括卷繞鼓、驅(qū)動軸和發(fā)電機(jī)的動力系的前視 圖，圖3b是類似于圖3a的視圖，其中示意性示出發(fā)電機(jī)的部件，其中采用螺旋彈簧 作為能量累積設(shè)備，圖3c是具有特殊設(shè)計(jì)的卷繞表面的卷繞鼓的前視圖，圖3d是包括具有固定定子的發(fā)電機(jī)的動力系的示意圖，圖3e是包括用于互相連接兩個配重的框架的波浪能發(fā)電設(shè)備的前視圖，圖3f是用于互相連接兩個配重的圖3e的框架的頂視圖，圖4是具有特殊設(shè)計(jì)電纜連接的圖2a的波浪能發(fā)電設(shè)備的前視圖，圖5a是錨鼓及其位于軸上的接頭的詳細(xì)視圖，圖5b是接頭設(shè)計(jì)不同的與圖5a類似的視圖，圖5c是具有以另一種替代方式設(shè)計(jì)的接頭的錨鼓的示意，圖5d是示出滑塊離合器的接合和脫離的控制規(guī)則的圖，圖5e是接合狀態(tài)下爪形離合器的示意圖，圖5f是脫離狀態(tài)下爪形離合器的示意圖，圖6是用于錨鼓與配重鼓之間回行進(jìn)給(return feed)的機(jī)械接頭的詳圖，
13
圖7a是包括配重的替代設(shè)計(jì)的波浪能發(fā)電設(shè)備的前視圖，圖7b是包括浮子而不是配重的替代設(shè)計(jì)的波浪能轉(zhuǎn)換器的前視圖，圖7c是包括位于水面上方的配重的另一替代設(shè)計(jì)的波浪能轉(zhuǎn)換器的前視圖，圖7d是波浪能發(fā)電設(shè)備的前視圖，該設(shè)備通過與懸掛在彈性裝置中的砝碼 (weight)相互合作而具有驅(qū)動軸的替代驅(qū)動操作，圖8a是組合風(fēng)和波浪能的發(fā)電設(shè)備的前視圖，圖8b是圖8a的組合風(fēng)和波浪能發(fā)電設(shè)備的側(cè)視圖，圖8c是圖8b中組合風(fēng)和波浪能發(fā)電設(shè)備中包括的動力系的詳細(xì)視圖，圖8d是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的前視圖，其中采用相同類型的傳動裝置，圖8e是圖8d的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的側(cè)視圖，圖8f是具有氣動能量累積設(shè)備的圖8e的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的詳細(xì)視圖，圖9a是具有設(shè)計(jì)成彈性裝置的能量累積設(shè)備的波浪能發(fā)電設(shè)備的前視圖，圖9b示出圖9a的彈性裝置的替代連接，圖10a是包括能量累積設(shè)備和回行進(jìn)給機(jī)構(gòu)的波浪能發(fā)電設(shè)備的示意前視圖，圖10b是使用在發(fā)電機(jī)氣隙上傳遞的力矩獲得能量累積的波浪能發(fā)電設(shè)備轉(zhuǎn)換 器類似于圖10a的視圖，圖11a是驅(qū)動波浪能發(fā)電設(shè)備中的發(fā)電機(jī)的先前已知設(shè)備的示意，圖lib是類似于圖11a的示意，但卻是不同設(shè)計(jì)的設(shè)備，用于驅(qū)動具有也旋轉(zhuǎn)的 定子的發(fā)電機(jī)，圖11c是圖lib的設(shè)備的不同側(cè)的視圖，圖lid是類似于圖lib的設(shè)備的示意，以不同方式設(shè)計(jì)布置，用于驅(qū)動具有靜止 定子的發(fā)電機(jī)，圖lie是圖lid的設(shè)備不同側(cè)的視圖，圖12a和12b是來自兩側(cè)的視圖，示出行星齒輪系的結(jié)構(gòu)和功能，圖12c和12d是示意圖，示出可變機(jī)械齒輪(CVT/CVET)的結(jié)構(gòu)，圖12e是與傳送系中與發(fā)電機(jī)耦接的行星齒輪系和可變齒輪的視圖，圖13a是具有用于引導(dǎo)線的導(dǎo)向輥的動力系的前視圖，圖13b是圖13a的動力系的側(cè)視圖，圖13c是圖13a的動力系的底視圖，圖14是只包括一個安裝在浮子中的發(fā)電機(jī)的動力系的底視圖，圖15a是具有只包括一個發(fā)電機(jī)的動力系的替代設(shè)計(jì)的波浪能發(fā)電設(shè)備的前視 圖、一個配重以及用于錨線的替代引導(dǎo)機(jī)構(gòu)，所述發(fā)電機(jī)的定子與配重鼓一起旋轉(zhuǎn)，圖15b是圖15a的波浪能發(fā)電設(shè)備的側(cè)視圖，圖15c是圖15a的波浪能發(fā)電設(shè)備的前視圖，具有不同類型的分開的錨線，圖15d是圖15c的波浪能發(fā)電設(shè)備的側(cè)視圖，圖15e是圖15a的波浪能轉(zhuǎn)換器的動力系的底視圖，圖15f是類似于圖15e的底視圖，但包括發(fā)電機(jī)定子剛性附接于浮子的動力系，圖15g是類似于圖15f的動力系的底視圖，其中機(jī)械部件被封裝到較大的空間，圖15h是圖15g的動力系的前視圖，
圖15i是類似于圖15g的視圖，其中動力系中的回行進(jìn)給機(jī)構(gòu)由電機(jī)驅(qū)動，圖16a是示出用發(fā)電機(jī)的負(fù)載補(bǔ)償配重的加速和減速變化的控制規(guī)則的圖，圖16b是示出用CVT補(bǔ)償配重的加速和減速變化的控制規(guī)則的圖，圖16c是示出用回行進(jìn)給機(jī)構(gòu)的滑動離合器補(bǔ)償配重的加速和減速變化的控制規(guī) 則的圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中，示出提取來自水池水面6上波浪運(yùn)動，例如海洋中水的運(yùn)動的能量的 波浪發(fā)電設(shè)施。波浪發(fā)電設(shè)施包括一個或多個波浪能發(fā)電設(shè)備1，每個波浪發(fā)電設(shè)施1 包括，位于水面，例如漂浮于水面上的浮子或浮體3，并且程度或高或低地跟隨波浪的運(yùn) 動。在水面6的上下運(yùn)動中，浮子被輪流上升或下沉和/或輪流前后傾斜。由此，可生 成原動力，在這種情況下相對于水池的底部8示出，例如剛性附接于底部的部件，如底 基座5，其具有大到足以將其穩(wěn)定地保持在底上的質(zhì)量。如有需要，底基座當(dāng)然可以某種 方式附接于底部，并可包括小質(zhì)量的簡單的緊固設(shè)備(未示出)。如圖2a和2b中所示， 浮子3與底基座——或者底緊固設(shè)備——通過錨線7，例如鋼索彼此相連接。作為替代 方案，也可相對于某種可運(yùn)動目標(biāo)，例如相對于懸掛于浮子中的砝碼生成原動力，見圖 7d。在所示實(shí)施例中，錨線7在一端附接于基座5，在其相反端附接于動力系2，并 且或多或少地繞動力系中所包括的第一卷繞鼓，即錨鼓9卷繞，卷繞鼓安裝成繞驅(qū)動軸 11旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動軸11以適當(dāng)?shù)姆绞郊茉O(shè)在浮子3上。如圖2a和2b中所示，浮子在其底側(cè) 可包括向下突起的支撐13，所述支撐13可構(gòu)成框架，驅(qū)動軸11架設(shè)在例如其兩端。在 驅(qū)動軸上，在這些圖中所示實(shí)施例中，還有第二卷繞鼓，即配重鼓15，線17在其上端部 分地卷繞在配重鼓15上。配重線7在其下端帶有配重19。在所示實(shí)施例中配重鼓的柱 形表面具有大于錨鼓9的柱形表面的直徑，其中配重用線卷繞在配重鼓的柱形表面上， 來自底基座5的錨線7卷繞在錨鼓9的柱形表面上。第一個所述直徑例如可相當(dāng)大于后 一個，例如但不必須是2 1到3 1的大小量級。卷繞鼓在合適時還可具有相同的直 徑。除了如圖2a和2b所示，將動力系2安裝在浮子3下方以外，動力系2還可安裝 在浮子的凹部，動力系室20中，如圖2c、2d和2e所示。然后，驅(qū)動軸11可安裝于浮 子的大致中心位置。支撐13可附接于動力系室20的壁。如此，錨線7和配重19不像之前已知的結(jié)構(gòu)那樣直接互相連接。在之前已知 結(jié)構(gòu)中，見圖11a的原理圖，浮子3—半的原動力在波浪上升時累積，此時錨線7在錨鼓 9'上運(yùn)行，使得產(chǎn)生電流的發(fā)電機(jī)21在波浪隨后的下沉?xí)r也能被驅(qū)動。在后一種情況 下，發(fā)電機(jī)要么以相反的方向被驅(qū)動，要么旋轉(zhuǎn)運(yùn)動被未示出的機(jī)械或水力傳動裝置整 流。但是，在這兩種情況下，根據(jù)波浪的瞬間豎直運(yùn)動，發(fā)電機(jī)21保持被直接驅(qū)動。如圖lib和lie所示，發(fā)電機(jī)可替代地連接成在配重19和錨鼓9之間受到驅(qū)動， 使得例如這些圖中未示出的發(fā)電機(jī)的第一部件，通常相應(yīng)于常規(guī)安裝的發(fā)電機(jī)中的內(nèi)旋 轉(zhuǎn)部件，即轉(zhuǎn)子，在未示出的發(fā)電機(jī)氣隙的一側(cè)上機(jī)械連接到錨鼓，這些圖中未示出的 發(fā)電機(jī)的第二部件，通常相應(yīng)于常規(guī)安裝的發(fā)電機(jī)中的外靜止部件，即定子，在未示出的發(fā)電機(jī)氣隙的另一側(cè)上機(jī)械連接到配重的運(yùn)動，使得該部件也可旋轉(zhuǎn)。由此，發(fā)電機(jī) 21可由其第一部件和第二部件之間保持的相對旋轉(zhuǎn)方向從兩側(cè)驅(qū)動。當(dāng)波浪和浮子3上 升時，驅(qū)動軸11被錨線7向前轉(zhuǎn)動，其中錨線繞驅(qū)動軸經(jīng)由錨鼓9運(yùn)行并在其一端錨定 于底部8，例如，錨定于基座5。配重19用于生成回彈抗力從而在配重鼓15與驅(qū)動軸11 之間給出平滑的力矩，以這種方式相對彼此驅(qū)動發(fā)電機(jī)的第一部件和第二部件。還可采 用其它方法實(shí)現(xiàn)這種驅(qū)動操作，例如用于提供恒力的氣壓或彈簧，如下所述。在圖11a、lib和11c中，箭頭111示出波浪能的吸收。吸收水平根據(jù)波浪的瞬 時運(yùn)動和運(yùn)動方向而變化。當(dāng)驅(qū)動軸11被錨鼓9朝前轉(zhuǎn)動時，發(fā)電機(jī)21也跟隨轉(zhuǎn)動， 使得配重線17開始繞配重鼓15卷繞，配重鼓15可為發(fā)電機(jī)第二部件的一部分，或者附 接于發(fā)電機(jī)的第二部件，見箭頭113，使得配重向上運(yùn)動。由此，在發(fā)電機(jī)上出現(xiàn)力矩 的同時勢能被存儲在配重中(力矩=配重重量X重力(即作用在配重上的重力)的加速 度X配重鼓半徑)。力矩使得發(fā)電機(jī)第二部件相對機(jī)械連接到驅(qū)動軸11的第一部件開始 旋轉(zhuǎn)，使得配重線17開始從配重鼓15解開，由此配重19中累積的勢能轉(zhuǎn)換成電，見箭 頭115。發(fā)電機(jī)部件相對彼此旋轉(zhuǎn)得越快，產(chǎn)生越多的電力，然后在發(fā)電機(jī)21中也獲得 越高的反作用力，即發(fā)電機(jī)兩部件之間的電磁耦合變得越強(qiáng)。當(dāng)配重19達(dá)到一定的速度 時，來自配重的拉力變得等于發(fā)電機(jī)中反作用力，這使得發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和從發(fā)電機(jī) 輸出的動力穩(wěn)定在平衡狀態(tài)。這種連接和驅(qū)動發(fā)電機(jī)21的方法可具有巨大的優(yōu)勢，這是因?yàn)楸绕鹬?，這種 可大為有效地使用發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)部件之間一直保持相同的相對旋轉(zhuǎn)方向，所產(chǎn)生的電 力被保持在大致平穩(wěn)的水平，使對發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓的所需后續(xù)電處理最小。由于發(fā)電 機(jī)和傳動裝置上的原動力受到限制，發(fā)電機(jī)的布置從風(fēng)暴安全的觀點(diǎn)看也具有優(yōu)勢。傳動單元2的設(shè)計(jì)及其功能將具體參照圖2a、2b和3a更詳細(xì)地說明。在波浪運(yùn)動期間，浮子3與底基座/底緊固設(shè)備之間的距離變化。當(dāng)水面6上 升時，錨鼓9因與錨線7的耦接而在第一方向上轉(zhuǎn)動，然后鎖到驅(qū)動軸11，由此驅(qū)動軸 11被錨鼓旋轉(zhuǎn)。當(dāng)浮子上的水面下沉?xí)r，驅(qū)動軸被軸支撐13中的防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)53鎖住而 不能在相反方向上朝后旋轉(zhuǎn)，見圖5a和5b。當(dāng)浮子3處的水位6下降時，為能夠在第二 方向，即相反方向上朝后轉(zhuǎn)動錨鼓，并將錨線保持在張緊狀態(tài)，需要某種類型的回行進(jìn) 給機(jī)構(gòu)，如下所述。驅(qū)動軸11接下來連接到發(fā)電機(jī)21。驅(qū)動軸與發(fā)電機(jī)之間的耦接可 被固定或可如圖所示包括機(jī)械齒輪23，齒輪23例如具有固定齒關(guān)系或固定齒輪比，并齒 輪增速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由此，可彼此相對旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)的部件，這里為簡化起見稱之為 轉(zhuǎn)子和定子中的一個，例如內(nèi)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子21'參照圖3a在第一方向上旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)的另 一個可旋轉(zhuǎn)部件，例如外定子21"剛性安裝到配重鼓15。發(fā)電機(jī)部件由氣隙21"‘分 罔。由于在驅(qū)動軸11向前進(jìn)給期間，配重線17繞配重鼓15卷繞，實(shí)現(xiàn)在驅(qū)動軸11 上作用相對恒定的原動力或相對恒定的力矩，該力或力矩通過發(fā)電機(jī)21的轉(zhuǎn)子21'和定 子21"之間的連接驅(qū)動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生電流。當(dāng)來自錨鼓9的力矩超過發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn) 子和定子之間彼此相對旋轉(zhuǎn)時在氣隙上的電磁耦合而產(chǎn)生的反作用力矩時，更多配重線 17繞配重鼓15卷繞，相應(yīng)于該更高力矩的超出的能量被由此累積而吊起配重19。之后， 當(dāng)浮子3開始以漸減的速度上升時，隨即當(dāng)水面6下降時下沉，驅(qū)動軸11和轉(zhuǎn)子21'在第一旋轉(zhuǎn)方向上的旋轉(zhuǎn)速度也減少。當(dāng)如上所述來自錨鼓9的力矩變得低于發(fā)電機(jī)21中 的反作用力矩時，配重線17開始從配重鼓加速解開，直到驅(qū)動軸被驅(qū)動軸支撐13中的防 反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)53擋住在相反方向上的旋轉(zhuǎn)，見圖5a和5b，配重鼓的朝后旋轉(zhuǎn)速度被在發(fā)電機(jī) 與配重19之間的平衡狀態(tài)穩(wěn)定。因而配重中累積的勢能在該相位中如前相位一樣以相應(yīng) 的平滑力矩繼續(xù)驅(qū)動發(fā)電機(jī)21。如前所述，通過波浪上升期間在浮子3與底基座/底緊固設(shè)備3之間出現(xiàn)的牽引 力而吸收波浪能。浮子3跟隨波浪的運(yùn)動，從而使驅(qū)動軸11運(yùn)動，錨鼓9安裝在驅(qū)動軸 11上，相對底基座向上。產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動驅(qū)動傳動裝置。波浪的豎直運(yùn)動 被轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，其速度可被齒輪增速到適于驅(qū)動發(fā)電機(jī)21。波浪豎直運(yùn)動的速度決 定可提取的能量的量。波浪越大，豎直運(yùn)動越快，更多的能量就能被吸收。與波浪中的 能量不同，運(yùn)動的豎直速度不以波高的平方而增加，而是符合更為線性的模式。但是， 波浪越大，則浮子3的衰減效應(yīng)的沖擊越小，這導(dǎo)致當(dāng)波浪高度從低水平增加至超出線 性模式時，浮子的豎直運(yùn)動和原動力迅速增加，波浪變得更高。錨鼓9以合適的方式機(jī)械連接到驅(qū)動軸11。這種機(jī)械耦接可包括以下兩種功 能1.在波浪上升期間，錨鼓9可鉤到驅(qū)動軸11上，使得驅(qū)動軸與錨鼓的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)波浪下沉?xí)r，可使錨鼓脫開，使得錨鼓可在相反方向上旋轉(zhuǎn)。另外，波浪 下沉?xí)r驅(qū)動軸11可被阻止改變其旋轉(zhuǎn)方向。驅(qū)動軸以這種方式在每次波浪上升時以相同 旋轉(zhuǎn)方向被錨鼓向前進(jìn)給以及原動力，從而整流從波浪運(yùn)動吸收的原動力。這使其可在 單一的旋轉(zhuǎn)方向上驅(qū)動發(fā)電機(jī)。2.波浪能的吸收可受到使用滑動離合器55的限制，因此滑動離合器55可用作過 載保護(hù)，見圖5a、5b和5c。當(dāng)累積水平達(dá)到其上限時，即不可能在不冒險使配重19接 近而損壞配重鼓15和浮子3的情況下繞配重鼓15卷繞更多的配重線17時，通過在波浪 上升期間使錨鼓9逆著驅(qū)動軸11滑動，從而這種滑動離合器55還使得可將能量吸收與波 浪運(yùn)動完全脫離。滑動離合器還可用于限制傳動裝置承受的力矩。當(dāng)波浪下沉?xí)r，浮子 3和配重19會被制動，使得重力增加，從而增加傳動裝置中的力矩。當(dāng)波浪翻轉(zhuǎn)并再次 上升時，重力由錨鼓9進(jìn)一步增加，所述錨鼓9開始朝前轉(zhuǎn)動并在浮子被波浪抬起的同時 相對浮子抬起配重。對于過高的負(fù)載，滑動離合器滑動由此在某種程度上減少加速度， 從而也減少傳動裝置所承受的力矩。提供這些功能的錨鼓9與驅(qū)動軸11之間的機(jī)械耦接可按照不同方式設(shè)計(jì)。這種 耦接可包括一個或多個防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和滑動離合器，如下所述。如此見圖5a，可提供用于將驅(qū)動軸11耦接到錨鼓的自由輪機(jī)構(gòu)或防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 51，在這里被稱為錨鼓的防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。在這種情況下，驅(qū)動軸經(jīng)過未分離的錨鼓。錨鼓 的防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)51可設(shè)計(jì)成類似安裝驅(qū)動軸上的單向軸承。當(dāng)浮子3上升時，通過利用該 返回阻擋機(jī)構(gòu)51而使錨鼓9鉤到驅(qū)動軸11上，錨鼓9和驅(qū)動軸11如上所述在第一旋轉(zhuǎn) 方向上轉(zhuǎn)動。當(dāng)浮子3下沉?xí)r，錨鼓9中的返回阻擋機(jī)構(gòu)釋放，錨鼓9可逆轉(zhuǎn)，在相反 旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)以卷起錨線7，這將在以下描述，同時通過另一個返回阻擋機(jī)構(gòu)53阻擋 驅(qū)動軸11在相反方向上旋轉(zhuǎn)，該返回阻擋機(jī)構(gòu)53在驅(qū)動軸與支撐13之間作用，在這里 被稱為軸支撐返回阻擋機(jī)構(gòu)53。該返回阻擋機(jī)構(gòu)可布置在驅(qū)動軸11的支撐軸承54上或
17支撐軸承54內(nèi)。以這種方式，每次浮子3上升時，驅(qū)動軸總是在第一旋轉(zhuǎn)方向上轉(zhuǎn)動， 而不會在相反方向上轉(zhuǎn)動。如果需要，可設(shè)計(jì)傳動單元2，使得錨鼓9作用在驅(qū)動軸11上的原動力也可在 第一旋轉(zhuǎn)方向上脫離。這可通過錨鼓的可控返回阻擋機(jī)構(gòu)51，或優(yōu)選地，通過采用用于 錨鼓的滑動離合器55來實(shí)現(xiàn)，如下所述。然后，當(dāng)能量的累積達(dá)到其最大累積水平時， 即，在不冒險損壞錨鼓15和/或浮子9的情況下不能將配重19吊起更高時，可使驅(qū)動軸 11的驅(qū)動脫離。然后當(dāng)浮子3開始下沉?xí)r，結(jié)束脫離驅(qū)動軸的驅(qū)動，使得當(dāng)波浪再次開 始上升時錨鼓9重新驅(qū)動驅(qū)動軸11。因而波浪能轉(zhuǎn)換器的能量吸收受到限制，當(dāng)平均浪 高超過波浪能轉(zhuǎn)換器達(dá)到其最大容量，即額定功率的水平時，可防止傳動裝置和發(fā)電機(jī) 21的過載。即使因此暫時脫離能量吸收，只要可使用存儲于配重內(nèi)的勢能，也能驅(qū)動發(fā) 電機(jī)產(chǎn)生最大功率輸出。因此只要波浪中的平均能量水平足夠高，發(fā)電機(jī)21和傳動裝置 23上的負(fù)載可受到限制，同時保持最大功率輸出。將驅(qū)動軸11從錨鼓9脫離以限制能量吸收的另一個替代方法是，當(dāng)在錨鼓與驅(qū) 動軸之間傳遞的力矩為零時，接合和脫離都完成。在這種情況下，可用爪形接頭55"代 替滑動離合器，見圖5e和5f。當(dāng)配重19超過上限時，一旦力矩減少為零，爪形接頭就 脫離，見圖5f。當(dāng)配重到達(dá)一定下限時，并且當(dāng)力矩再次為零時，這可能在幾個波周期 之后，爪形接頭再次接合，見圖5e。如上，該上限必須提供充分的安全限度，使得即使 極端波到來配重19也不達(dá)到配重鼓15。采用這種方法的優(yōu)勢包括脫離機(jī)構(gòu)可處理被傳遞 的更高的力矩，轉(zhuǎn)變期間只有低的能量損耗，以及脫離造成的機(jī)械磨損最小。劣勢是需 要更長的配重線17，在某些情況下可能是限制。錨鼓9的滑動離合器55可安裝在錨鼓的返回阻擋機(jī)構(gòu)51與錨鼓之間，如圖5a 示意示出。在錨鼓與驅(qū)動軸11之間由滑動離合器傳遞的力矩可優(yōu)選地根據(jù)某些合適的電 信號可控制，由此可調(diào)節(jié)系統(tǒng)中最大能量吸收水平。在一個替代設(shè)計(jì)中，不存在錨鼓的機(jī)械返回阻擋機(jī)構(gòu)51，見圖5b。驅(qū)動軸11在 這種情況下也經(jīng)過未分割的錨鼓9。替代地，錨鼓的滑動離合器55用作返回阻擋機(jī)構(gòu)。 滑動離合器的一個耦接側(cè)安裝在驅(qū)動軸11周圍，另一個耦接側(cè)安裝到錨鼓9?；瑒与x合 器55中傳遞的力矩受到控制以起到返回阻擋機(jī)構(gòu)的功能。在另一個替代設(shè)計(jì)中，有分離的滑動離合器55'沒有機(jī)械返回阻擋機(jī)構(gòu)，見圖 5c。在這種情況下驅(qū)動軸11被分割，錨鼓9被牢固地附接于驅(qū)動軸11'的第一部分。 在驅(qū)動軸的第一部分11'和其第二部分11"之間具有到錨鼓側(cè)的滑動離合器55'。軸的 第一部分11'在軸承54'處軸承架設(shè)到錨鼓與滑動離合器之間的內(nèi)支撐13'?；瑒与x合 器55'如上一樣用作返回阻擋機(jī)構(gòu)，其力矩以如滑動離合器封閉在錨鼓9中時一樣的方 式受到控制。當(dāng)滑動離合器55、55'用作返回阻擋機(jī)構(gòu)時，它可如圖5d所見受到控制。然后 它在傳遞完全的力矩和完全沒有力矩之間交替。錨鼓9向前旋轉(zhuǎn)，同時波浪上升，然后 當(dāng)波浪下沉?xí)r由以下所述回行進(jìn)給機(jī)構(gòu)向后進(jìn)給。從而在錨鼓的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)變時發(fā)生力 矩傳遞上的交替。除了發(fā)電機(jī)21的電磁接頭的幫助外，錨鼓9的旋轉(zhuǎn)和配重鼓15的旋轉(zhuǎn)還可通過 機(jī)械接頭，即上述回行進(jìn)給機(jī)構(gòu)而耦接。這可通過第二滑動離合器25的幫助來實(shí)現(xiàn)，第
18二滑動離合器在這里被稱作回行進(jìn)給滑動離合器，見圖6，用于控制力矩的水平，該力矩 會從配重鼓傳遞到錨鼓。該力矩的水平也可被調(diào)節(jié)或操縱。該力矩還可用于使錨鼓9反 轉(zhuǎn)并由此確保到底基座5的錨線7被保持在張緊狀態(tài)，同時浮子3下沉。該力矩還可用 于抵消浮子由于水面6上的水流和風(fēng)而從海底基座漂走?；匦羞M(jìn)給滑動離合器25可如圖所示安裝在軸承架設(shè)驅(qū)動軸11的其中一個支撐13 中。齒輪27、29分別抵著卷起鼓9和15的邊緣31、33運(yùn)行，于是這些邊緣可以相應(yīng)方 式帶齒。齒輪27和29連接到滑動離合器25的輸入和輸出軸，其分別與每個卷起鼓上的 齒輪31、33有關(guān)的尺寸適于提供足夠高的齒輪比，以使浮體3以最快速度下沉?xí)r，錨鼓 9的旋轉(zhuǎn)速度高到能夠足夠快地卷起錨線7以將其保持張緊。在所示設(shè)計(jì)中，齒輪27、 29同軸地架設(shè)于軸承并直接連接到回行進(jìn)給滑動離合器25中的兩個離合器盤57，離合器 盤57以可控力彼此施壓，使得當(dāng)需要時，可在配重鼓15與錨鼓9之間傳送所需大小的力 矩。用于錨鼓的一個替代回行進(jìn)給機(jī)構(gòu)是以相應(yīng)的方式使用電機(jī)，如圖15i所示。將驅(qū)動軸11連接到發(fā)電機(jī)21的齒輪23可升高驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)速度從而在發(fā)電機(jī) 中獲得更高的旋轉(zhuǎn)速度，這使得能用高速發(fā)電機(jī)。由于從發(fā)電機(jī)輸出的功率正比于其轉(zhuǎn) 子21'和其定子21"的質(zhì)量和發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，這點(diǎn)非常重要。另外，齒輪23可大 致上是或者包括變速齒輪，包括例如具有固定齒輪比的齒輪，例如行星齒輪系35，作為 輸入級，見圖12e。行星齒輪系的輸出軸則連接到變速齒輪37 (CVT)的輸入軸，其輸出 軸連接到第一發(fā)電機(jī)部件，例如轉(zhuǎn)子21'。發(fā)電機(jī)定子21"與這些齒輪的箱體相對彼此 和配重鼓15固定，并可作為一個單元繞驅(qū)動軸11自由旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動軸11與發(fā)電機(jī)第一部 件21'之間的齒輪比在這種情況下由行星齒輪系35的齒輪比與變速齒輪37的齒輪比的乘 積而給出。發(fā)電機(jī)21能處理的最大旋轉(zhuǎn)速度取決于發(fā)電機(jī)的選擇。根據(jù)其最大容量發(fā)電機(jī) 的名義旋轉(zhuǎn)速度的合適范圍是大約1500到3000rpm，波浪能轉(zhuǎn)換器1為此而設(shè)計(jì)尺寸。 為將發(fā)電機(jī)齒輪增速到這一旋轉(zhuǎn)速度，需要大小為100到200倍的齒輪比，其中齒輪比也 取決于錨鼓的半徑和達(dá)到滿功率的情況下浮子的中間運(yùn)動速度。當(dāng)升高旋轉(zhuǎn)速度時，在 相同齒輪比的情況下力矩同時下降，這在齒輪23中造成非常大的輸入力矩。高的齒輪比 會造成高的傳動損耗。如上所述的行星齒輪系35提供高的固定齒輪比，可處理非常高的 輸入力矩并具有良好的效率。齒輪37中的變速齒輪級可用于使發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度適應(yīng)實(shí) 際的中間波浪高度。這一變速齒輪可例如是無級變速齒輪箱或液壓齒輪箱。替代地，傳動單元2可設(shè)計(jì)有其它機(jī)構(gòu)用于水面6上升能量的累積，例如，作為 彈性存儲能量。則不需要任何配重，而可由彈簧，通常是卷簧69取代，見圖3b。這種 卷簧的內(nèi)端安裝到支撐13，同時其外端安裝到齒輪23的箱體從而與發(fā)電機(jī)21耦接，耦接 到其第二部件。能量也可作為氣壓累積，將在下面描述。在目前所述設(shè)計(jì)中，可存在只一個錨鼓9和位于錨鼓兩側(cè)的兩個配重鼓15，如 相應(yīng)的圖所示。在每個錨鼓中包括一個齒輪單元23和一個發(fā)電機(jī)21。因此一個配重鼓 15連接到驅(qū)動軸11的一端，即驅(qū)動軸安裝到這兩個配重鼓之間，驅(qū)動軸軸承架設(shè)于支撐 或框架13中。兩個配重鼓15的運(yùn)動可用鏈接軸58同步，鏈接軸58軸承架設(shè)于支撐13中并 在其兩端都具有齒輪29，與配重凸緣33的齒緣咬合，見圖2f。發(fā)電機(jī)裝置21為獨(dú)立式的，但配重19必須保持在相同的水平線上，使得配重與錨鼓之間的距離在兩個裝置中相 同。否則波浪能轉(zhuǎn)換器1中的重心會移位，使得動力單元(powerunit)針對波浪會以失效 的方式轉(zhuǎn)動，因此降低波浪與浮子3之間的捕獲率。圖示設(shè)計(jì)的鏈接軸58也用于實(shí)現(xiàn)從 配重鼓15到錨鼓9的回行進(jìn)給機(jī)構(gòu)。為此，它還具有齒輪27，以圖6所示回行進(jìn)給機(jī)構(gòu) 相似方式與其中一個錨鼓凸緣33的齒環(huán)咬合。由于軸承架設(shè)在支撐13部件中且在兩端具有與配重鼓凸緣33上齒環(huán)咬合的齒輪 29的鏈接軸58，配重鼓15的運(yùn)動可同步，見圖2f。發(fā)電機(jī)裝置21為獨(dú)立式的，但配重 19必須保持在相同的水平線上，使得配重與錨鼓之間的距離在兩個裝置中相同。否則波 浪能轉(zhuǎn)換器1中的重心會移位，使得波浪能轉(zhuǎn)換器對于波浪會不正確地轉(zhuǎn)動，因此降低 波浪與浮子之間的動力傳遞。本設(shè)計(jì)中的鏈接軸58也用于實(shí)現(xiàn)從配重鼓15到錨鼓9的 回行進(jìn)給。為此，它還具有齒輪27，以圖6所示回行進(jìn)給機(jī)構(gòu)相似方式與其中一個錨鼓 凸緣33上的齒環(huán)咬合。由于鏈接軸58被制成單件，能剛性連接配重鼓15的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，對于回行進(jìn)給機(jī) 構(gòu)必須使用其它類型的滑動離合器?；匦羞M(jìn)給機(jī)構(gòu)25'的滑動離合器在這種情況下位于 與錨鼓9的凸緣31咬合的較大齒輪27與齒輪所固定安裝的貫穿鏈接軸58之間。也可采 用例如帶傳動或鏈傳動代替由如圖所示咬合齒輪驅(qū)動。在本設(shè)計(jì)中支撐13根據(jù)圖2a-2b包括兩個從浮子3下方突起的支撐部分，還對 照圖5a和5b，每個支撐部分包括軸承54，具有用于驅(qū)動軸11的返回阻擋機(jī)構(gòu)53。這種 傳動單元2的設(shè)計(jì)具有沿驅(qū)動軸定中的錨鼓9，并在這樣配置的配重鼓15兩側(cè)具有附屬齒 輪23和發(fā)電機(jī)21，使得浮子上的重量負(fù)載對稱，并且比起只用一個連接到驅(qū)動軸11 一端 的配重鼓(其具有附屬的發(fā)電機(jī)和配重19)的情況，負(fù)載因水流而更對稱。帶有錨鼓9、驅(qū)動軸11、配重鼓15、齒輪機(jī)構(gòu)23和發(fā)電機(jī)21的傳動單元2， 可替代地位于機(jī)體中或驅(qū)動軸框架141中，如圖2g所示。機(jī)體包括圍繞框架形部件143 和多個軸支撐145，在框架部件的相對的長邊之間延伸，并相應(yīng)于上述支撐或支撐部件 13。傳輸單元的軸被軸承架設(shè)在軸支撐中。軸支撐的數(shù)量取決于不同的設(shè)計(jì)替代方案。 框架141固定于浮子。在使用行星齒輪系35的情況下，可具有某種程度的不同設(shè)計(jì)。行星齒輪系由行 星架161組成，多個行星齒輪163軸承架設(shè)在環(huán)形齒輪165內(nèi)部上的軌道中并圍繞行星齒 輪所齒輪嚙合的太陽齒輪167，見圖12a。當(dāng)行星架旋轉(zhuǎn)而外輪，即環(huán)形齒輪固定時，行 星保持架驅(qū)動內(nèi)輪，即太陽齒輪旋轉(zhuǎn)，以升高旋轉(zhuǎn)速度。替代地，可由環(huán)形齒輪165的 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動太陽齒輪167，同時行星保持架161被保持在固定位置，這也升高旋轉(zhuǎn)速度。如 上，可利用這個使行星齒輪系35和發(fā)電機(jī)21例如位于配重鼓15內(nèi)部，直接使得行星齒 輪系的環(huán)形齒輪165和發(fā)電機(jī)21"都固定到配重鼓，見圖2b。替代地，在環(huán)形齒輪165固定于配重鼓的情況下，只有行星齒輪系35可位于配 重鼓15內(nèi)部。然后，發(fā)電機(jī)21"而是隨框架141固定于浮子3，見圖2g和圖3d。驅(qū) 動軸11軸承架設(shè)并可在配重鼓的出口和入口自由旋轉(zhuǎn)。由配重19給出的軸負(fù)載由驅(qū)動 軸承擔(dān)，所述驅(qū)動軸被驅(qū)動軸框架141中的軸支撐145支承。由此行星齒輪系35具有低 的軸負(fù)載。系統(tǒng)功能保持相同，但這種設(shè)計(jì)可簡化發(fā)電機(jī)21的電連接和密封，還簡化檢 修與維護(hù)時的通達(dá)。由于在這種情況下定子21"不需要被旋轉(zhuǎn)，質(zhì)量影響(levy in mass)也可減少，即總角動量，這點(diǎn)也很重要。也可以相似的方式采用其它類型的齒輪箱，例 如齒輪箱的箱體或蓋與配重鼓15固定。行星齒輪系的環(huán)形齒輪在這種情況下相應(yīng)于齒輪 箱的外殼或箱體。行星齒輪系中的齒輪比由行星齒輪和太陽齒輪上的齒數(shù)差給出。在圖12a中， 行星齒輪系示出有一個齒級(gear step)，但也可建立其它的齒級。這可根據(jù)兩個或更多 行星齒輪系與相互固定的齒環(huán)耦接的原理。通常采用多達(dá)三個齒級，以給出相對低的傳 動損耗。每級的齒輪比通常選擇為5到10之間，三級則給出多達(dá)300的齒輪比。波浪 能轉(zhuǎn)換器1的尺寸所對應(yīng)能量越高，錨鼓9需要具有的直徑越大，這是因?yàn)殄^線7尺寸越 大則需要越大的直徑。錨鼓的直徑增加導(dǎo)致與波浪豎直運(yùn)動有關(guān)的旋轉(zhuǎn)速度下降，導(dǎo)致 較大容量的波浪能轉(zhuǎn)換器需要更高的齒輪比以在發(fā)電機(jī)21中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)速度。圖lid和lie中是與圖lib和11c中相同的方式，示意性展示了對于具有固定于 定子的浮子3的發(fā)電機(jī)怎樣實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)21的驅(qū)動。在除豎直運(yùn)動以外的波浪運(yùn)動時，浮子3也總是繞在完全平靜海面上取的水平 位置改變其角度指向。然后驅(qū)動軸11始終向側(cè)面搖擺，使錨線7以及一條或多條配重線 17滑動并在錨鼓9以及一個或多個配重鼓15上相互摩擦?？刹捎密壽E導(dǎo)引機(jī)構(gòu)，由此 以規(guī)則的方式卷繞各自的線?？稍诠?、15的圓柱卷繞表面上采用螺旋槽39、41、43、 45，見圖3c。當(dāng)采用兩個配重鼓時，其螺旋槽的方向可相反，即其中一個螺旋槽39、41 為右手而另一個螺旋槽為左手，以在波浪能轉(zhuǎn)換器1上在某種程度上保持因涉及配重19 和錨線7的原動力而造成的負(fù)載對稱。由于各自的線與卷繞鼓之間的接觸表面增加，相 應(yīng)于39、41、43、45的螺旋槽的形狀遵循線的輪廓也可顯著增加線的使用壽命。如果只使用一個錨線7，當(dāng)該線或多或少被卷繞或解開時，該線影響錨鼓9的點(diǎn) 沿軸運(yùn)動。為在具有兩個配重鼓15的情況下實(shí)現(xiàn)更對稱的負(fù)載，錨線7'可為環(huán)狀，使 其在螺旋槽41上從錨鼓的一側(cè)延伸向下到海底基座5，經(jīng)過軸承架設(shè)于海底基座5的滑輪 40，并經(jīng)過螺旋槽43再回到錨鼓的另一側(cè)。錨線的兩端在具有螺旋槽41和43的兩段都 多少卷繞在錨鼓卷繞表面上，所述兩段在相反方向上具有螺旋槽。還可用位于波浪能轉(zhuǎn) 換器下方一段距離的Y形接頭將錨線分割，見圖15a及以下所述。如下所述，兩個錨鼓9v、9h可位于居中放置的配重鼓15的任意側(cè)上。用于各 自的線7、17的螺旋槽則可布置成與圖3c中相應(yīng)的方式。配重鼓則可包括具有相反方向 的螺旋槽的兩段，未示出。作為卷繞鼓9、15上螺旋槽的一個替代或補(bǔ)充，可使用引導(dǎo)輥171來引導(dǎo)配重線 17和錨線7兩者圍繞各自的卷繞鼓，見圖13a、13b和13c。引導(dǎo)輥由螺紋桿173驅(qū)動， 所述螺紋桿173由鼓同步旋轉(zhuǎn)。用于各自配重鼓15的螺紋桿具有在相反方向上的螺紋， 見圖13a，使得配重線17在彼此相反的方向上導(dǎo)向彼此，這對于波浪能轉(zhuǎn)換器的重心保 持定中來說是重要的。對于每個卷繞鼓9、15使用兩個螺紋桿171，這兩個螺紋桿171由轉(zhuǎn)動帶輪或鏈 輪177的共同的齒帶或鏈175旋轉(zhuǎn)。引導(dǎo)輥171的引導(dǎo)端連接到端件179，螺紋桿貫穿端 件179，端件179沿螺紋桿引導(dǎo)該引導(dǎo)輥。引導(dǎo)輥軸承架設(shè)在端件上，并可與各自的線 7、17—起旋轉(zhuǎn)以使摩擦和磨損最小。螺紋桿173的端部軸承架設(shè)在驅(qū)動軸支撐141上。另一個實(shí)現(xiàn)安全卷繞的替代方案是采用漁業(yè)中已知的拖網(wǎng)鼓，未示出。
為在使用兩個配重的情況下，使配重19及其配重線17互相纏繞的風(fēng)險最小，配 重可通過合適的剛性機(jī)械結(jié)構(gòu)機(jī)械連接到一起，所述剛性機(jī)械結(jié)構(gòu)使它們保持彼此物理 分離。例如，可采用配重框架151，見圖3e和3f。配重框架的形狀可設(shè)計(jì)成使其不摩擦 錨線7，并可防止與其纏繞，配重框架為例如矩形、正方形、根據(jù)圖3f的菱形，或?yàn)榉忾] 曲線形，例如未示出的圓形。浮子3可通常為板形，可為長形。這種長形板可以方便的方式定位，使得大部 分時候使其長端朝向波浪方向。浮子3的寬度可適于海面上波浪的平均波長，使得浮子 在較大的平均波長具有較大的寬度?？刹捎貌煌姆椒ǚ€(wěn)定浮子相對波浪方向的位置。 可通過在浮子3下側(cè)引入葉片而利用水微粒通過波浪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和朝向在基座5上方的中 心的牽引力，見圖2d和2e。另外，可改變浮子的形狀。驅(qū)動軸11可與板長方向平行， 在朝波浪方向上略微移位，取代如圖2a和2b所示定中在浮子下。為了在浮子3內(nèi)安裝傳動單元2，如圖2c、2d和2e所示，浮子的尺寸必須使其 可保持傳動單元。從側(cè)面所示，與驅(qū)動軸11平行，浮子在這種情況下可為橢圓形，即大 致為橢圓柱。它針對水面6可具有相對大的剖面積，同時與完全矩形剖面相比，它可以 較小的水阻逆著波浪方向受拉。從波浪方向看，浮子3在其背部可具有一個或多個葉片 4，這可幫助引導(dǎo)浮子直接面對波浪方向。在該設(shè)計(jì)中傳動單元2可安裝在傳動單元空間20中，由此可使傳動單元全部或 部分干燥，從而被保護(hù)以免生長和腐蝕，并可采用更簡單更便宜的密封溶液，見圖2c、 2d、2e和2f。當(dāng)使傳動單元空間20干燥時，它還可將其浮力貢獻(xiàn)給浮子3的浮力。為 此傳動單元空間可在由蓋或維修窗121密封的頂部，使得傳動單元空間形成一個氣袋。 為生成和保持傳動單元空間20的排水，可使用氣泵123。該氣泵可例如通過帶125由鏈 接軸58驅(qū)動，將空氣泵入傳動單元空間內(nèi)，使水位被壓下來，使得傳動單元2干燥，獲 得所需氣袋。氣泵可安裝在驅(qū)動軸11所軸承架設(shè)的其中一個軸框架145上。氣泵123 可替代地由未示出的電機(jī)驅(qū)動。當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)波浪能轉(zhuǎn)換器時，關(guān)閉傳動單元2上的維修窗121，傳動單元空間20中的 水位被氣泵123生成的氣壓向下壓。外部的水位在波浪周期中相應(yīng)于海底基座5與波浪 之間的原動力以及配重19與浮子3中的質(zhì)量慣性矩而改變。維修時，首先斷開錨鼓9， 然后傳動單元空間內(nèi)的壓力拉平到外部氣壓，使得水位上升，然后可打開維修窗121并 進(jìn)行維修。在尺寸正確的情況下，當(dāng)來自基座5的原動力斷開時，水位可拉平到剛低于 驅(qū)動軸11，使得密封和氣泵123始終不在水面6下。在大修時，整個驅(qū)動軸框架141與如圖15g、15h和15i中所示的部件可被提起， 并由替換單元替換。配重19可聯(lián)結(jié)在浮子下方，同時進(jìn)行更換。然后可在岸上進(jìn)行對 波浪能轉(zhuǎn)換器的傳動裝置、發(fā)電機(jī)和電子元件的維修。在該設(shè)計(jì)中，在傳動單元2和驅(qū)動軸11定中位于浮子3的情況下，可更有效地 使用浮子的角調(diào)制。浮子跟隨在波谷和波峰給出角調(diào)制的水面。當(dāng)波浪上升時，驅(qū)動軸 11旋轉(zhuǎn)，然后軸支撐145脫離，使得浮子3可在波浪的水線不影響驅(qū)動的情況下向后旋 轉(zhuǎn)。當(dāng)波浪轉(zhuǎn)向下時，驅(qū)動軸相對軸支撐鎖住，使得驅(qū)動軸與跟隨波浪角調(diào)制的浮子同 步向前。接下來使配重鼓15在向前方向上旋轉(zhuǎn)，并以與在向上方向上豎直運(yùn)動過程中相 同的方式在配重19中起到累積能量的作用。錨鼓9的直徑越大，關(guān)于豎直運(yùn)動系統(tǒng)獲得的輸入旋轉(zhuǎn)速度越小，同時出自角調(diào)制的旋轉(zhuǎn)速度是相同的，而無關(guān)錨鼓的直徑。以這 種方式波浪能轉(zhuǎn)換器1的尺寸可設(shè)計(jì)成具有較大錨鼓9，以提高與來自豎直運(yùn)動的原動力 有關(guān)的角調(diào)制的效果，但是必須也具有足夠大的寬度以抵擋同樣同步增加的力矩，當(dāng)驅(qū) 動軸11相對軸支撐145鎖住時，該力矩從配重19傳遞到浮子3。波浪能轉(zhuǎn)換器1的功能優(yōu)選地由未示出的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制，尤其控制配重 跨度水平(span level)并補(bǔ)償變化的加速度和延遲以實(shí)現(xiàn)與當(dāng)前波候有關(guān)的盡可能均等的 功率水平。控制系統(tǒng)還可用于控制錨鼓滑動離合器55、55'及回行進(jìn)給滑動離合器25、 25'中的力矩傳遞，控制未示出的鎖機(jī)構(gòu)，在運(yùn)輸和維修時控制配重19與驅(qū)動軸框架 141中的海底基座5的聯(lián)結(jié)，以及記錄系統(tǒng)功能和波浪數(shù)據(jù)。控制系統(tǒng)由來自未示出的電 池的能量供電，該電池由發(fā)電機(jī)21連續(xù)充電?？刂葡到y(tǒng)控制配重跨度水平，并在未示出的傳感器的幫助下監(jiān)視波浪能轉(zhuǎn)換器 1功能性，尤其是可旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)角度/速度，發(fā)電機(jī)21的電功率輸出和浮子3的運(yùn)動。控制系統(tǒng)可通過分析來自未示出的傳感器的數(shù)據(jù)來控制配重的跨度水平，所述 傳感器安裝在配重鼓15中，并連續(xù)告知系統(tǒng)它關(guān)于重力方向或軸支撐13處于什么角度。 控制系統(tǒng)可因此通過計(jì)算配重的轉(zhuǎn)數(shù)及其精確轉(zhuǎn)向位置而追蹤配重19的位置及轉(zhuǎn)向點(diǎn)。 記錄每個單獨(dú)的波動周期的轉(zhuǎn)向點(diǎn)。一種算法通過分析一個時間段中的轉(zhuǎn)向點(diǎn)來計(jì)算配 重跨度是否具有向上或向下漂移的趨勢。如果配重跨度正向上漂移，配重19可以較快的 步調(diào)下降，使得從發(fā)電機(jī)21產(chǎn)生較高的功率輸出，反之亦然。該時間段的長度由累積容 量，即，配重線17的長度決定。容量越高，計(jì)算中可采用的時間段越長，從而對發(fā)電機(jī) 功率輸出的調(diào)節(jié)越小。未示出的兩個傳感器測量發(fā)電機(jī)21的電功率輸出和旋轉(zhuǎn)速度。這些值被控制系 統(tǒng)重新計(jì)算以示出發(fā)電機(jī)上的力矩水平?？刂葡到y(tǒng)用該力矩值補(bǔ)償配重19的重力，其因 質(zhì)量慣性矩及加速力和水阻的影響而變化，這是因浮子3的運(yùn)動結(jié)合驅(qū)動軸11旋轉(zhuǎn)速度 的變化而產(chǎn)生。在波谷，配重19在遠(yuǎn)離重力方向的方向上加速，使重力增加，在波峰， 配重在回到重力方向的方向上加速，使重力降低。通過根據(jù)裝載發(fā)電機(jī)21的變化的力矩 調(diào)整配重下落速度，可穩(wěn)定功率水平。如上所述，為了配重19的轉(zhuǎn)向點(diǎn)不漂移到配重的端位置，配重的下落速度，即 配重鼓15的中間旋轉(zhuǎn)速度，必須與驅(qū)動軸11的旋轉(zhuǎn)速度平衡。當(dāng)中間轉(zhuǎn)向點(diǎn)向下運(yùn)動 時，必須減小配重的下落速度，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)21的功率輸出減少，反之亦然。通過調(diào)整配 重的下落速度，及因此的配重跨度水平，與當(dāng)前波候中的平均能量水平有關(guān)發(fā)電機(jī)的功 率輸出可保持得盡可能平滑。調(diào)節(jié)配重跨度水平可通過不同的方式實(shí)現(xiàn)。調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)上電負(fù)載很可能是最簡 單和成本效率最高的方式，但是如下所述也有其它可能。發(fā)電機(jī)21中的機(jī)械阻力取決于作用于發(fā)電機(jī)電極上的電負(fù)載。電負(fù)載增加時， 發(fā)電機(jī)中氣隙21"上的電磁耦合增加，從而發(fā)電機(jī)中機(jī)械阻力增加，使得配重19較慢下 落，這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)與配重之間的平衡狀態(tài)變到較慢旋轉(zhuǎn)速度，反之亦然，見圖16a中圖 表所示的調(diào)節(jié)規(guī)則。由于發(fā)電機(jī)的功率是旋轉(zhuǎn)速度與力矩的乘積，功率水平變得平滑， 同時旋轉(zhuǎn)速度在與重力和輸入力矩相反的方向上變化。這是因?yàn)橥ǔ０l(fā)電機(jī)中極點(diǎn)旋轉(zhuǎn)
23速度高于標(biāo)稱旋轉(zhuǎn)速度。發(fā)電機(jī)應(yīng)能處理至少高于標(biāo)稱速度50%的極點(diǎn)旋轉(zhuǎn)速度。在恒定的電負(fù)載下，出現(xiàn)平衡狀態(tài)，即，出現(xiàn)與配重19給出的原動力同樣高的 機(jī)械阻力的發(fā)電機(jī)21旋轉(zhuǎn)速度，如前所述。通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸入機(jī)械力矩，平衡狀 態(tài)被取代，以及出現(xiàn)平衡狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)速度。輸入力矩可通過具有所謂變速齒輪比37， CVT( “連續(xù)可變傳動裝置”)，的齒輪箱來調(diào)整，其可組成或包括在齒輪23中。較低 的齒輪比給出較高的力矩和較低的旋轉(zhuǎn)速度，從而平衡各自的輸出，而較高的力矩還使 發(fā)電機(jī)21與配重19之間的平衡狀態(tài)在較高的旋轉(zhuǎn)速度時出現(xiàn)，這增加了配重的下落速 度，反之亦然，參照圖16b示出的調(diào)節(jié)規(guī)則。CVT的一種類型是輸入輸出軸對準(zhǔn)情況下 的CVET( “連續(xù)可變電子傳動裝置”)，如圖12c、12d示意性示出。由于制造商不想 揭示關(guān)于其機(jī)械設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，這些圖只是象征性的。變速傳動齒輪箱通常只處理有限的 力矩和相對低的最大齒輪比。為使輸入力矩最小并增加齒輪比，可在可變傳動裝置之前 耦接行星齒輪系35，如圖12c所示。根據(jù)以上所述可用于將錨線7保持張緊的配重鼓15與錨鼓9之間的回行進(jìn)給滑 動離合器25、25'，可同時用于減少由配重19所給的力矩，這以與變速齒輪相同的方式 取代發(fā)電機(jī)21和配重19的平衡狀態(tài)，見圖16c中圖表所示調(diào)節(jié)規(guī)則，并與圖16b相對 照。當(dāng)回行進(jìn)給機(jī)構(gòu)的滑動離合器25、25'完全脫離時，發(fā)電機(jī)達(dá)到全功率，配重達(dá)到 全速度，使得發(fā)電機(jī)負(fù)擔(dān)來自配重的全部力矩。當(dāng)中間波高下沉?xí)r，回行進(jìn)給滑動離合 器中的力矩增加，這降低發(fā)電機(jī)21上的力矩，從而減少配重的下落速度?？刹捎美缭?低轉(zhuǎn)速時熱損耗低的磁性粒子離合器作為滑動離合器。在進(jìn)給流水平的幫助下，可非常 精確地調(diào)節(jié)力矩，使得流越高，所傳遞的力矩變得越高，因此減沖作用(breakaction)越 尚o通過采用未示出的錐形配重鼓，繞配重鼓的配重線17接觸點(diǎn)的半徑會增加，配 重19卷起更高。半徑從而力矩增加，配重被吊起更高，使得發(fā)電機(jī)21旋轉(zhuǎn)越快。以這 種方式，配重19的下落速度和發(fā)電機(jī)的功率輸出隨中間波高的增加而增加。這種調(diào)節(jié)配 重跨度的原理是自調(diào)節(jié)的，因此不需要像其它方法一樣由控制系統(tǒng)調(diào)整，但沒有能力補(bǔ) 償配重的重力變化或配重影響驅(qū)動組件的力，即主要是配重線的原動力。可設(shè)計(jì)一種用于自動設(shè)施的波浪能轉(zhuǎn)換器1。開始位置是海底基座5，配重19聯(lián) 結(jié)在支撐13部分上或框架141上，相應(yīng)的線7、17完全卷起。波浪能轉(zhuǎn)換器連接到配電 網(wǎng)絡(luò)，并啟動控制系統(tǒng)。用于錨鼓的返回阻擋機(jī)構(gòu)的脫離機(jī)構(gòu)根據(jù)來自控制系統(tǒng)的控制 信號置于鎖定位置，使得無論配重是否處于其極點(diǎn)位置，錨鼓7都不會脫離。在所示設(shè) 計(jì)中，這意味著繞錨鼓的返回阻擋機(jī)構(gòu)51安裝的滑動離合器55處于最大力或力矩傳遞， 足以帶動海底基座的整個重量?；匦羞M(jìn)給機(jī)構(gòu)的滑動離合器25可被脫離。然后，控制系統(tǒng)松開未示出的保持配重19和海底基座5的聯(lián)結(jié)裝置，由此海底 基座開始朝海底的底部8下落。然后錨鼓的線7被解開，驅(qū)動軸11開始旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動發(fā)電 機(jī)21?？刂葡到y(tǒng)調(diào)整為最大功率，由此海底基座5的下落速度被其產(chǎn)生的電能盡可能地 降低。另外在浮子3上優(yōu)選地裝備有未示出的回聲探測器，測量該設(shè)施所處點(diǎn)的水深。 錨鼓9裝備有未示出的與配重鼓15上安裝的相同類型的傳感器，控制系統(tǒng)可以這種方式 測量從錨鼓解開了多少相應(yīng)的錨線7?？刂葡到y(tǒng)可在這些數(shù)值的幫助下計(jì)算海底基座5什 么時候開始接近底部8。為減少沖擊力，通過回行進(jìn)給滑動離合器25降低海底基座的下落速度。當(dāng)海底基座5到達(dá)底部8時，驅(qū)動軸11停止旋轉(zhuǎn)，代以一個或多個配重19開 始下落并繼續(xù)驅(qū)動一個或多個發(fā)電機(jī)21。用于錨鼓9相對于驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)的脫離機(jī)構(gòu)被 激活，使得錨鼓可相對于驅(qū)動軸在一個方向上旋轉(zhuǎn)。在所示設(shè)計(jì)中，這意味著錨鼓中的 滑動離合器55處于正常模式，這意味著被滑動離合器傳遞的力減少，使得該力不足以抬 起海底基座5。由此使控制系統(tǒng)進(jìn)入操作模式。即使發(fā)電機(jī)定子21"安裝在配重15內(nèi)部，也可在不使用滑環(huán)、電刷之類的情況 下實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)21的外電氣連接。發(fā)電機(jī)定子21"以常規(guī)方式包括連接到電纜41的電氣線 圈，旋轉(zhuǎn)時線圈內(nèi)感應(yīng)電能，電纜部分地與配重線17平行地卷繞在配重鼓上，見圖4， 但更接近錨鼓9。電纜從配重鼓15向下延伸到可沿錨線7運(yùn)動的可運(yùn)動連接器43。電 纜41通過連接器連接到另一個電纜45，例如延伸到專用連接器浮子45。由此波浪能轉(zhuǎn) 換器1可在波浪改變方向時進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而線和電纜不會互相糾纏。由于第一電纜41與配重19繞在相同的鼓上，連接器43將沿錨線15滑動，大體 總是在配重下面相同的距離。由此可避免配重和電纜41、45彼此靠近。在一個用于能量累積的替代方式中，能量可作為氣壓吸收在一個或多個罐中。 這種波浪能轉(zhuǎn)換器1在圖9a中示意性示出。這里錨鼓9只需要通過返回阻擋機(jī)構(gòu)53連 接到驅(qū)動軸11，參照圖5a和5b中軸支撐13中的返回阻擋機(jī)構(gòu)。不需要任何支撐，代之 驅(qū)動軸可直接軸承架設(shè)在發(fā)電機(jī)外殼或發(fā)電機(jī)箱體71中，所述發(fā)電機(jī)箱體71取代配重鼓 15并在這種情況下可封閉如行星齒輪系35這樣的固定齒輪機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)21和壓縮機(jī)/氣 泵73。箱體固定于浮子3，例如如圖所示固定到其下側(cè)，或者如果采用如上傳動單元空 間20用于安裝傳動單元2，也可定中在浮子內(nèi)。氣管75從壓縮機(jī)/氣泵73延伸到氣罐 77，優(yōu)選地位于浮子或浮子內(nèi)。氣罐也可耦接到過壓閥79和氣動馬達(dá)81。齒輪87位于 該馬達(dá)輸出軸85上，與錨鼓9的凸緣31上的齒一起作用。壓縮機(jī)/氣泵73可為所謂渦旋泵(scroll pump)，于是其具有可運(yùn)動部分89，其 與發(fā)電機(jī)21的定子21"固定連接，并連接到外殼71固定部分91。這里驅(qū)動軸的返回阻 擋機(jī)構(gòu)53作用于外殼。在該設(shè)計(jì)中當(dāng)驅(qū)動軸11由上升浮子3轉(zhuǎn)動時，在氣罐77中由渦旋泵73建立氣 壓。該氣壓相應(yīng)于所累積能量。隨著氣壓增加，針對驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)的反作用力也增加。 波浪越高，驅(qū)動軸11的中間旋轉(zhuǎn)速度越快，從而建立起的氣壓越高，由此在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 21'與定子21"之間給出的反作用力矩越高。由于通過氣壓中的慣性而發(fā)生平衡，因此 控制系統(tǒng)不需要主動控制和優(yōu)化操作。由于通過建立氣動氣壓而累積能量，過壓閥79可 用于代替錨鼓9與驅(qū)動軸11之間的滑動離合器53。盡管如此，滑動離合器具有免受推力 應(yīng)變的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)錨鼓9不由其到錨線7的耦接而轉(zhuǎn)動時，例如當(dāng)浮子3下沉?xí)r，代之以 向后轉(zhuǎn)動以拉伸錨線，由此氣動馬達(dá)81旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動作用在錨鼓的凸緣31上的齒輪87。即使用氣體返回壓力，也可能讓發(fā)電機(jī)定子21"固定到浮子3，并替代地將壓 縮機(jī)73連接到行星齒輪系35的環(huán)形齒輪165，見圖9b。在這種情況下，發(fā)電機(jī)定子固 定到發(fā)電機(jī)外殼71。發(fā)電機(jī)底盤91也固定到發(fā)電機(jī)外殼，同時，壓縮機(jī)73在其驅(qū)動軸 93上的齒輪95連接到行星齒輪系的環(huán)形齒輪，要么如圖所示直接連接，要么通過齒帶/ 鏈。環(huán)形齒輪繞輸入驅(qū)動軸11自由旋轉(zhuǎn)。這種傳動單元2的設(shè)計(jì)可具有以下優(yōu)勢
_在錨鼓9中或在回行進(jìn)給機(jī)構(gòu)中不需要滑動離合器。-由于波浪越高，氣壓和發(fā)電機(jī)21上的力矩越高，因此不需要配重，從而沒有 必須調(diào)整的重力和配重跨度。-可完全消除或減輕配重和線、外電纜、加速效應(yīng)、重心等可能具有的問題。-不用配重的箱體具有較低的可運(yùn)動重量，因此海底基座5也可做得較小，艮口， 具有較小的質(zhì)量。浮子3的抬升力也可同樣地減少。-能處理較淺的設(shè)施深度。-只有錨鼓需要暴露于海水，同時其它部件可被封閉。-與采用配重鼓的較早設(shè)計(jì)相比，齒輪機(jī)構(gòu)和發(fā)電機(jī)的外殼可由較小直徑制成。與如上所述相同類型的傳動單元2可用在波浪能轉(zhuǎn)換器的其它設(shè)計(jì)中，如從圖 7a、7b和7c中顯見。這里有固定于海底8的海底緊固設(shè)備61、63代替海底基座。這些 海底緊固設(shè)備的形狀設(shè)計(jì)成類似框架或柱，從海底向上，傳動單元中的驅(qū)動軸11軸承架 設(shè)在框架中或柱上。在圖7a和7b中，采用兩個豎直柱，完全位于水面6下，并從海底 伸向上，傳動單元中的驅(qū)動軸11軸承架設(shè)到這些柱上。在根據(jù)圖7a和7b的設(shè)計(jì)中，錨 線7固定于浮子。在圖7b中，傳動單元安裝得與水池底如此靠近，使得配重的形狀類似 于浮體19'。根據(jù)圖7c的框架包括兩個豎直柱，從底部8向上在浮子3側(cè)超過水面6。 該柱在頂部由位于浮子上方的水平梁64連接，類似于上述支撐13的支撐部分從梁64向 下突起。傳動單元中的驅(qū)動軸11軸承架設(shè)在這些支撐部分中。尤其可觀察到，與水面和 浮子上升時從波浪中吸收能量的其它設(shè)計(jì)對照，根據(jù)圖7c的設(shè)計(jì)只有在水面6和浮子3下 沉?xí)r才從波浪中吸收能量。由此浮子必須具有大于配重19的重量，并具有足夠的容積/ 浮力，使其能保持漂浮在水面6上。這在圖7c中示出，浮子3由壓載5"固定。在該設(shè) 計(jì)中，當(dāng)波浪下沉?xí)r，配重19線17繞配重鼓15卷繞，這顯著減少運(yùn)動跨度和重力上的 變化。在尺寸正確和周期波的情況下，配重原則上可被保持靜止。還可將配重保持在水 面6上方，這關(guān)于配重質(zhì)量給出較高的原動力。這種設(shè)計(jì)尤其適用于已有基座的地方， 例如在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備上，此時配重和配重線17可在桅桿內(nèi)部運(yùn)行，或在石油平臺上。圖7d中示出波浪能轉(zhuǎn)換器1的替代設(shè)計(jì)，具有根據(jù)圖15a的傳動單元215，配重 鼓15位于兩個錨鼓9v、9h中心。在該變型中，驅(qū)動軸11由掛在彈性元件213中浮子3 下方的砝碼或負(fù)載211驅(qū)動，所述彈性元件213例如可包括彈簧或空氣彈簧。錨線也固 定在該砝碼上。砝碼211與浮子3或通常與波浪能轉(zhuǎn)換器的其他部件相比具有相當(dāng)?shù)馁|(zhì) 量。通過浮子3與砝碼211之間的連接動作，驅(qū)動軸向前驅(qū)動。當(dāng)浮子經(jīng)過一次波峰下 沉?xí)r，浮子也向下運(yùn)動。當(dāng)浮子慢下來并在下一次波谷轉(zhuǎn)向時，砝碼211由于其慣性仍 首先向下運(yùn)動，拉伸并延長彈性元件213，并展開配重線17，使得錨鼓9v和9h旋轉(zhuǎn)，既 而驅(qū)動所述驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)彈性元件被延長時，砝碼211上的牽引力增加，使其正在進(jìn) 行的向下運(yùn)動逐漸停止。之后出自彈性元件的力變得大到使得砝碼會向上運(yùn)動。這在浮 子3上升運(yùn)動時發(fā)生。當(dāng)浮子3再次慢下來以在下次波峰時轉(zhuǎn)向時，砝碼由于其質(zhì)量慣 性矩繼續(xù)向上運(yùn)動。然后彈性元件213—起受拉，從而砝碼211上的牽引力減少，使其 不再與影響砝碼的重力平衡。同時，錨鼓9可返回并張緊錨線7用于驅(qū)動軸11下一次驅(qū) 動。然后砝碼逐漸慢下來到停止，之后再次開始向下運(yùn)動。配重7通過砝碼211中的通孔向下運(yùn)行到與波浪運(yùn)動有相移地運(yùn)動的配重19，這
26可減少其豎直運(yùn)動并減少其加速度大小和波浪運(yùn)動的阻滯，使得負(fù)擔(dān)發(fā)電機(jī)21的力矩變 得略微平滑，從而更少需要調(diào)整旋轉(zhuǎn)速度。這種設(shè)計(jì)例如可在水深大時有利，那里難于 使用固定在底部8的錨線7用于驅(qū)動軸的驅(qū)動。在一個設(shè)計(jì)中，其中波浪能轉(zhuǎn)換器安裝在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，可將來自渦輪葉片 的傳動與波浪的驅(qū)動結(jié)合起來，使得可采用相同的齒輪箱和發(fā)電機(jī)，見圖8a、8b和8c。 該傳動裝置最接近圖15a、15b和15e中所示，將在下面描述。根據(jù)圖15f具有固定定子 的傳動裝置模型也可以類似的方式使用，這里不再進(jìn)一步說明。主要的不同是關(guān)于發(fā)電 機(jī)定子來安裝行星齒輪系25。在該設(shè)計(jì)中行星齒輪系的功能是通過使風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)行星齒輪架161，同時使具有壓載5"的浮子3驅(qū)動行星齒輪的環(huán)形齒輪165，從而 將來自風(fēng)和波浪運(yùn)動的驅(qū)動組合起來，也見圖12a和12b。以這種方式，由各自的風(fēng)和波 浪運(yùn)動獲得的旋轉(zhuǎn)和力矩可相加并一起驅(qū)動太陽齒輪167。行星架或環(huán)形齒輪都不能向后 旋轉(zhuǎn)，對于行星架來說由軸支撐13中的后鎖機(jī)構(gòu)53實(shí)現(xiàn)，對于環(huán)形齒輪來說通過具有與 后鎖機(jī)構(gòu)類似功能的滑塊離合器201實(shí)現(xiàn)?；瑝K離合器201具有與錨鼓的滑塊離合器等 效的功能，見圖5b及其說明，但在該設(shè)計(jì)中位于軸支撐13與行星齒輪系35之間，使其 可用一個相同的滑塊離合器限制風(fēng)和波浪運(yùn)動兩者的力矩和能量吸收。發(fā)電機(jī)21單獨(dú)安裝在與配重19連接的配重鼓15中，從而具有與其它設(shè)計(jì)所述 相等的容量。錨鼓的回行進(jìn)給也以相同的方式完成，從配重鼓15經(jīng)環(huán)形齒輪29和齒帶/ 鏈175到鏈接軸58，接著以相應(yīng)的方式耦接到錨鼓9v和9h。錨鼓9v和9h的直徑與浮 子3和壓載5"的重量組合決定作用在行星齒輪系的環(huán)形齒輪165上的力矩，以及環(huán)形齒 輪獲得的旋轉(zhuǎn)速度。選擇這些參數(shù)以匹配來自風(fēng)渦輪的力矩和發(fā)電機(jī)大小。只要從風(fēng)和 波浪驅(qū)動獲得的力矩高于配重19給的反作用力矩，能量就可從風(fēng)和波浪運(yùn)動兩者累積在 配重19中。由于來自風(fēng)力發(fā)電設(shè)備轉(zhuǎn)子204的力矩根據(jù)風(fēng)力而改變，而來自波浪驅(qū)動的 力矩是常數(shù)，必須在行星齒輪系之前以圖12e相同的方式安裝變速傳動齒輪箱，但該設(shè)計(jì) 的變速傳動齒輪箱在當(dāng)前風(fēng)力后將力矩從風(fēng)驅(qū)動調(diào)整到波浪驅(qū)動。為防止風(fēng)力發(fā)電設(shè)備 的塔207被浮子3損壞，采有未示出的某種類型的滑架機(jī)構(gòu)，引導(dǎo)浮子沿風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的 塔運(yùn)動。對于今天的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備來說，對齒輪箱進(jìn)行減沖(breaking the gearbox)是個 大問題。波浪能轉(zhuǎn)換器的傳動裝置也可用在沒有波浪能驅(qū)動的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，以利用 其容量限制力矩和能量吸收。在這種情況下，可采用如圖3d所述相同類型的傳動裝置設(shè) 計(jì)，但是沒有錨鼓9。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)子直接連接到驅(qū)動軸11，如圖8d和8e所示。 配重可在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備塔207的內(nèi)部運(yùn)行。當(dāng)用在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中時，也可用氣體返回 壓力代替配重，如圖8f所示。這種傳動裝置設(shè)計(jì)聯(lián)系圖9b被更詳細(xì)地說明。該配重可 省去，其質(zhì)量慣性矩將不會有任何效果，這是有利的。在以上設(shè)計(jì)中，在大多數(shù)情況下在發(fā)電機(jī)21轉(zhuǎn)子與定子之間采用電磁耦合，而 在其它情況下，采用以特殊方式設(shè)計(jì)的傳動裝置實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的連續(xù)驅(qū)動?？梢圆煌绞?完成能量累積和回行進(jìn)給。通常，波浪能轉(zhuǎn)換器1可包括如圖10a所示部件。傳動單元 2中包括的錨鼓9以適當(dāng)?shù)姆绞綑C(jī)械耦接到浮子3和目標(biāo)8'兩者上，后者可被認(rèn)為相比 浮子具有更固定的位置，并可由底部，例如，底緊固設(shè)備5'組成，見圖10b，這兩個機(jī) 械接頭7"、7"‘中的至少一個包括長形元件，例如柔性元件，通常是線或索，但在特 殊情況下也可采用剛性軸?？梢院线m的方式相對浮子放置錨鼓，例如，在浮子下方，在內(nèi)部，或在上方。它可在兩個方向上旋轉(zhuǎn)，如箭頭101、102所示。錨鼓9在一個方向 上旋轉(zhuǎn)時驅(qū)動驅(qū)動軸11，因此驅(qū)動軸11只能在一個方向上旋轉(zhuǎn)，由箭頭103所示。驅(qū)動 軸機(jī)械耦接于發(fā)電機(jī)21，由此接頭被以23'象征性示出。接頭和/或發(fā)電機(jī)設(shè)置成在驅(qū) 動軸11旋轉(zhuǎn)時一部分旋轉(zhuǎn)能量累積在能量累積設(shè)備105中的方式。當(dāng)驅(qū)動軸不能轉(zhuǎn)動發(fā) 電機(jī)時，代以能量累積設(shè)備驅(qū)動發(fā)電機(jī)。能量累積設(shè)備中存儲的能量可用于使錨鼓9返 回，為此能量累積設(shè)備可耦接到回行進(jìn)給機(jī)構(gòu)107。在發(fā)電機(jī)21的兩個相互可旋轉(zhuǎn)部件之間采用電磁耦合的情況下，驅(qū)動軸11通過 接頭23'機(jī)械耦接到第一部件21'，以驅(qū)動該部件在箭頭23所示方向上旋轉(zhuǎn)，其中發(fā) 電機(jī)部件之間的電磁耦合根據(jù)驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)給出力矩，并使另一部件21"在相同方向上 旋轉(zhuǎn)，見圖10b。發(fā)電機(jī)的第二部件21"以某種方式耦接，使其因驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)而處于 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，在能量累積設(shè)備105中累積一部分旋轉(zhuǎn)能量。當(dāng)驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速低，不再能轉(zhuǎn) 動發(fā)電機(jī)的第二部件時，代以能量累積設(shè)備驅(qū)動發(fā)電機(jī)的第二部件在與前相反方向上旋 轉(zhuǎn)。在上述設(shè)計(jì)中，采用兩個發(fā)電機(jī)21。但是，由于發(fā)電機(jī)以及附屬電力元件和齒 輪箱(若有的話)是波浪能轉(zhuǎn)換器1的相對貴的部分，采用只有一個發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)會較節(jié) 省成本。以下將說明只有一個發(fā)電機(jī)的可能設(shè)計(jì)。在具有兩個配重19的第一設(shè)計(jì)中，一個至浮子3固定的發(fā)電機(jī)21的定子，見 圖14，在例如圖26中示出，也具有回行進(jìn)給或鏈接軸58。鏈接軸將兩個配重鼓的運(yùn)動 耦接到一起，使得來自右配重鼓15h的原動力被傳遞到左配重鼓15v。左配重鼓包括行 星齒輪系35，升高發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，并通過耦接到左配重鼓的環(huán)形齒輪和配重19限制 力矩。此外，卷繞鼓的位置與以上所述設(shè)計(jì)相同，因此以這種方式設(shè)計(jì)的波浪能轉(zhuǎn)換器 中的浮子3獲得與具有兩個發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)大致相同的對于波浪的穩(wěn)定性或定位。發(fā)電機(jī) 21可安裝在獨(dú)立的發(fā)電機(jī)外殼181中，發(fā)電機(jī)定子21"固定于浮子，如圖所示，或替代 地，在左配重鼓15v之中或之上。如圖所示，在波浪方向上看鏈接軸58可位于驅(qū)動軸11前。這使得從海底基座5 漂移時空間更大。這種漂移帶動不能與驅(qū)動軸框架141接觸的錨線7在關(guān)于配重線成一 傾角的方向上拉伸。替代地，鏈接軸58可位于驅(qū)動軸11上方，要么在傾斜方位要么在 正上方。進(jìn)一步地，可設(shè)計(jì)傳動單元2使得只使用一個配重19，而波浪能轉(zhuǎn)換器不喪失 對于波浪方向的穩(wěn)定或定位。相反，見圖15a的前視圖和15b的側(cè)視圖，這種設(shè)計(jì)可提 高關(guān)于波浪方向的定位。錨線7在Y形接頭191中被分成兩個副線，各自被引導(dǎo)繞分別 位于單個配重鼓15'兩側(cè)的每個錨鼓9v、9h卷起。與圖13a、13b和13c所述那些對應(yīng) 的引導(dǎo)輥193使副線轉(zhuǎn)移，使其正確地卷繞在錨鼓上。盡管錨線在Y形接頭中接合，由 于配重鼓和錨鼓上各自的線卷繞的點(diǎn)位于驅(qū)動軸11的相反側(cè)，配重19自由運(yùn)轉(zhuǎn)。從基 座5的漂移(driftage)也給錨線7、7' 一角度，這給出額外的余量。為了更多的安全余 量，Y形接頭191可位于配重19的最低可能位置，未示出。在圖15c和15d中示出繞錨鼓9v和9h直接卷起分開的錨線7'的替代方案。桿 221將線保持成互相有一定能夠距離，并位于正好在Y形接頭191上方。為減少副錨線 7'與配重19之間碰撞的風(fēng)險，桿221可位于配重的最低可能位置。該替代方案的一個優(yōu)點(diǎn)是將桿221與海底基座5連接的錨線7的部分可或多或少為剛性的，并可例如設(shè)計(jì)成 地纜或鏈，同時副錨線7'可更具有柔性以繞錨鼓9v和9h卷起。進(jìn)一步地，桿221可設(shè) 計(jì)成承擔(dān)其本身和未分離的錨線7的負(fù)載，由此驅(qū)動該回行進(jìn)給需要的力更低，在這些 圖中未示出。在圖15e中，根據(jù)從下方觀察及具有更多細(xì)節(jié)的圖15a和15b示出波浪能轉(zhuǎn)換器 中的傳動單元。這里，驅(qū)動軸11只固定其中一個錨鼓，例如，如圖所示，與左15v。左 錨鼓9v、驅(qū)動軸和所述僅一個錨鼓15'具有與之前所述設(shè)計(jì)相同的功能和結(jié)構(gòu)，其中發(fā) 電機(jī)21嵌入到配重鼓中。第二錨鼓，即右錨鼓9h軸承架設(shè)，使其可自由旋轉(zhuǎn)，但其原 動力被通過鏈接軸58傳遞到左錨鼓9v。鏈接軸可經(jīng)安裝在其上的鏈輪或齒輪203通過也 在有齒凸緣31上運(yùn)行的鏈或齒帶205耦接到錨鼓。替代地，齒輪203可以與圖2f所示 相同的方式直接連接到錨鼓的凸緣。根據(jù)與前述對應(yīng)的方式完成錨鼓的回行進(jìn)給，但是 在這種情況時滑塊離合器25"耦接到配重鼓15'。在圖15f中示出根據(jù)圖15e的傳動單元的一個替代方案。根據(jù)圖15f，發(fā)電機(jī)定 子21"以與圖2g所示相應(yīng)的方式固定到浮子3。發(fā)電機(jī)箱體71位于單個定中放置的配 重鼓15'的一側(cè)上，導(dǎo)致傳動單元2必須更寬。錨鼓9v、9h必須放置成到配重鼓相等 的距離，以使配重19和基座5的牽引力經(jīng)配重線7'仍保持定中在波浪能轉(zhuǎn)換器中。這 使得需要更多的支撐部分或軸支撐13、145以承擔(dān)傳動單元的部件?？刹捎萌缟蠄D15e 所示相同的錨鼓設(shè)計(jì)。但是，在這種情況下，可通過采用移位或自由放置的滑塊離合器 55'以簡化左錨鼓9v，并利用傳動裝置箱體空間20中額外的空間用于傳動單元2，使得 左錨鼓9v可以與之前圖5c所述相同方式固定于驅(qū)動軸第一部分11'，而滑塊離合器另一 側(cè)上的驅(qū)動軸第二部分11"包括或直接連接到齒輪23的輸入軸，配重15'繞該第二部分 旋轉(zhuǎn)。在圖15g和15h中，示出根據(jù)圖15f的替代傳動單元，其中該機(jī)構(gòu)被大范圍封 閉。驅(qū)動軸11'、11"與鏈接軸58之間的動力傳動裝置在該設(shè)計(jì)中可優(yōu)選地通過齒輪 209完成。如圖所示高的齒輪比用于增加鏈接軸的轉(zhuǎn)速并降低力矩，這使得磨損較小，動 力傳動裝置的尺寸較小。在該設(shè)計(jì)中，在傳動裝置外殼20中只有鼓9v、9h、15'暴露于 海水。具有所有附屬電力元件的發(fā)電機(jī)21和包括動力傳動裝置的鏈接軸58被封裝在氣 候控制環(huán)境195中。在該設(shè)計(jì)中回行進(jìn)給26被放置于齒輪35的高速側(cè)上，而不能放置 在低速側(cè)上。將回行進(jìn)給26放置在高速側(cè)上的一個優(yōu)點(diǎn)是可更有效地利用空間，這是因 為與鏈軸動力傳動裝置210相比，在回行進(jìn)給中需要更高的齒輪比。雖然滑塊離合器中 的高速旋轉(zhuǎn)造成更高的傳動損耗。在圖15i中，示出關(guān)于圖15g說明的替代的回行進(jìn)給。這里替代地采用電機(jī) 223，直接連接到鏈接軸58上的任意一個齒輪209。電機(jī)由未示出的電池獲得動力，該電 池驅(qū)動未示出的控制系統(tǒng)和其它電子元件。電機(jī)由控制系統(tǒng)控制，以這種方式優(yōu)化回行 進(jìn)給。還有可能通過彈簧機(jī)械驅(qū)動回行進(jìn)給，例如卷簧或恒功率彈簧，未示出。已說明的波浪能轉(zhuǎn)換器具有一個或多個以下優(yōu)點(diǎn)-配重鼓限制系統(tǒng)中的最大阻力，并對作用在發(fā)電機(jī)上的力矩給予急劇限制。-能量累積非常簡單有效，并可在長時間間隔上存儲能量，同時在該時間間隔期 間與平均波高有關(guān)將原動力保持恒定。
-波浪能轉(zhuǎn)換器可設(shè)計(jì)成以最優(yōu)的方式利用設(shè)施點(diǎn)上深度用于累積和減少配重重 量的尺寸。-當(dāng)“累積已滿”時自動停止能量存儲，這可在發(fā)電機(jī)不損失功率的情況下實(shí) 現(xiàn)。-穩(wěn)定性非常好，波浪能轉(zhuǎn)換器可設(shè)計(jì)成在選定波高達(dá)到最大容量的尺寸，以獲 得發(fā)電機(jī)更好的利用因子(utilization factor)。-不必整個系統(tǒng)的全部尺寸能處理當(dāng)平均波高被認(rèn)為高于正常時的偶然情況的能 量吸收。-無論波浪多大，浮子連續(xù)跟隨波浪運(yùn)動。錨鼓中的力限制裝置有效保護(hù)設(shè)備免 受沖擊和過載。-原動力關(guān)于齒輪比恒定，這使得能利用以恒定或可變旋轉(zhuǎn)速度工作的各種類型 的發(fā)電機(jī)，包括同步AC發(fā)電機(jī)。-安裝時手動工作最少，安裝過程短，放下基座時已有發(fā)電機(jī)電路。_簡單而耐久的構(gòu)造。-發(fā)電機(jī)和傳動裝置的利用因子非常高。_維修間隔長。盡管這里已示出和說明了本發(fā)明的具體實(shí)施例，應(yīng)認(rèn)識到，在不背離本發(fā)明的 精神和范圍的情況下可展望許多其它實(shí)施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說易于發(fā)現(xiàn)各種額 外的優(yōu)點(diǎn)、修改和改變。因此，本發(fā)明的廣泛方面不受這里示出和說明的具體細(xì)節(jié)、典 型設(shè)備和所示例子的限制。因此，可在不背離由所附權(quán)利要求及其等同物限定的大體創(chuàng) 新構(gòu)思的精神和范圍的情況下，作出各種修改。因而應(yīng)理解的是，所附權(quán)利要求旨在覆 蓋落在本發(fā)明真實(shí)精神和范圍內(nèi)的所有這種修改和改變。在不背離本發(fā)明精神和范圍的 情況下可展望許多其它實(shí)施例。
權(quán)利要求
1. 一種波浪能發(fā)電設(shè)備，包括-浮子或其它設(shè)備，其布置在水池上或水池中通過所述水池中水的運(yùn)動來進(jìn)行運(yùn)動， -驅(qū)動軸，所述驅(qū)動軸可旋轉(zhuǎn)地軸承架設(shè)到各自的所述浮子或所述其他設(shè)備，或者可 旋轉(zhuǎn)地軸承架設(shè)到布置為用于對所述水池中所述水的運(yùn)動給予反作用力的設(shè)備，“第一長形元件，其一端耦接到各自的布置成對所述水池中所述水的運(yùn)動給予反作用 力的設(shè)備或所述浮子，其另一端耦接到所述驅(qū)動軸，-發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)耦接到所述驅(qū)動軸并包括兩個可相互旋轉(zhuǎn)的部件，即第一部件 與第二部件，以及 -能量累積設(shè)備，其中，所述浮子或所述其他設(shè)備位于所述能量累積設(shè)備處，并且所述浮子或所述其 他設(shè)備、所述第一長形元件、所述布置成對所述波浪運(yùn)動給予反作用力的設(shè)備、所述驅(qū) 動軸以及所述能量累積設(shè)備耦接在一起，使得所述第一長形元件與所述驅(qū)動軸之間的耦 接讓所述驅(qū)動軸在所述浮子或所述其他設(shè)備中大體處于第一運(yùn)動，作單向旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū) 動所述發(fā)電機(jī)中所述兩個部件在第一旋轉(zhuǎn)方向上相互旋轉(zhuǎn)并生成電流，還由此向所述能 量累積設(shè)備供給能量，其特征在于，所述能量累積設(shè)備被布置成在所述浮子或所述其他設(shè)備中大體處于基 本與所述第一運(yùn)動獨(dú)立的第二運(yùn)動，驅(qū)動所述發(fā)電機(jī)的所述兩個部件在相同的第一旋轉(zhuǎn) 方向上相互旋轉(zhuǎn)，由此生成與所述驅(qū)動軸驅(qū)動所述發(fā)電機(jī)的所述兩個部件相互旋轉(zhuǎn)時相 同極性的電流。
2.如權(quán)利要求1所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，它包括布置為在所述水面上下 運(yùn)動時交替地上升及下沉和/或交替地前后搖擺的浮子，及所述浮子，其中，所述水面 中的第一運(yùn)動包括所述水面上升或下降運(yùn)動中的任一個。
3.如權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，-所述驅(qū)動軸與所述發(fā)電機(jī)的第一部件機(jī)械耦接，其中，至少在所述發(fā)電機(jī)的第一、 第二部件的相對運(yùn)動期間，在所述發(fā)電機(jī)的第一與第二部件之間的氣隙上存在電磁耦 合，以及-所述能量累積設(shè)備機(jī)械耦接到所述發(fā)電機(jī)的所述第二部件。
4.如權(quán)利要求3所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述驅(qū)動軸通過所述第一長形元件與所述驅(qū)動軸之間的耦接而旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動所述發(fā) 電機(jī)的第一部件時，所述能量累積設(shè)備經(jīng)由所述發(fā)電機(jī)的第二部件、所述發(fā)電機(jī)的第一 部件以及它們之間的所述氣隙到所述驅(qū)動軸的耦接給出反作用原動力，所述反作用原動 力阻礙所述驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)，_使得當(dāng)通過所述第一長形元件與所述驅(qū)動軸之間的耦接而作用在所述驅(qū)動軸上的所 述原動力超過所述反作用原動力時，所述發(fā)電機(jī)的第二部件通過經(jīng)由所述氣隙與所述發(fā) 電機(jī)第一部件上的電磁耦合到所述驅(qū)動軸的耦接而在第一旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)，其中，所述 能量累積設(shè)備通過其到所述發(fā)電機(jī)第二部件的機(jī)械耦接而累積能量，其中，所述發(fā)電機(jī) 的第一和第二部件同時在相同的第一旋轉(zhuǎn)方向上相互旋轉(zhuǎn)，以及_使得當(dāng)通過所述第一長形元件與所述驅(qū)動軸之間的耦接而作用在所述驅(qū)動軸上的所 述原動力未超過所述反作用原動力時，所述發(fā)電機(jī)第二部件通過所述能量累積設(shè)備驅(qū)動以大體上在相同的第一旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)，其中，所述發(fā)電機(jī)的第一與第二部件被使得在 相同的第一旋轉(zhuǎn)方向上繼續(xù)相互旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求1-2中任意一項(xiàng)所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，-耦接在所述驅(qū)動軸與所述發(fā)電機(jī)第一部件之間的機(jī)械齒輪，其中，所述驅(qū)動軸耦接 于所述機(jī)械齒輪的輸入側(cè)，所述發(fā)電機(jī)第一部件耦接于所述機(jī)械齒輪的第一輸出側(cè)，其 中-至少在所述發(fā)電機(jī)的第一部件和第二部件的相對運(yùn)動期間，在所述發(fā)電機(jī)的第一部 件與第二部件之間的氣隙上存在電磁耦合，-所述發(fā)電機(jī)第二部件固定于所述浮子，以及-所述能量累積設(shè)備從所述第一分離的輸出側(cè)機(jī)械耦接到所述機(jī)械齒輪的第二輸出側(cè)。
6.如權(quán)利要求5所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述機(jī)械齒輪的輸入側(cè)包括輸 入軸，所述機(jī)械齒輪的一個輸出側(cè)包括輸出軸而另一個輸出側(cè)包括所述機(jī)械齒輪的外殼 或箱體。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，錨鼓被軸承架設(shè)以 繞所述驅(qū)動軸單向旋轉(zhuǎn)并耦接到所述第一長形元件，以使所述錨鼓隨所述浮子或所述其 他設(shè)備的所述第一運(yùn)動旋轉(zhuǎn)，并從而帶動所述驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求7所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述第一長形元件是柔性元 件，具體是線、索或鏈，其一端或多或少卷繞在錨鼓上，并且具有當(dāng)所述浮子或所述其 他設(shè)備處于所述第二運(yùn)動時旋轉(zhuǎn)所述錨鼓的機(jī)構(gòu)，使得所述彈性元件保持在拉伸狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求7-8中任一項(xiàng)所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，用于讓所述錨鼓繞 所述驅(qū)動軸單向旋轉(zhuǎn)的軸承使所述錨鼓在相反方向上旋轉(zhuǎn)期間能夠驅(qū)動所述驅(qū)動軸在相 反方向上旋轉(zhuǎn)，所述軸承包括用于限制或分離所述原動力的接頭，由此所述錨鼓通過該 接頭作用在所述驅(qū)動軸上。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動軸軸承 架設(shè)于浮子，并且所述第一長形元件一端耦接到阻礙所述浮子運(yùn)動的點(diǎn)，尤其是耦接到 如所述水池底部的固定點(diǎn)或所述水池底部固定的緊固設(shè)備。
11.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動軸可 旋轉(zhuǎn)地軸承架設(shè)到一個所述水池里的固定設(shè)備，并且所述第一長形元件的一端耦接于浮 子。
12.如權(quán)利要求11所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動軸位于所述水面以 下，并且所述能量累積設(shè)備包括至少一個浮體。
13.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動軸可旋 轉(zhuǎn)地軸承架設(shè)到所述浮子，并且所述第一長形元件的一端與彈性懸掛于所述浮子的砝碼 華禹接。
14.如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述浮子包括起 氣袋作用的空間，并且至少所述驅(qū)動軸的主要部分位于所述空間中。
15.如權(quán)利要求1-11和13-14中任一項(xiàng)所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述能 量累積設(shè)備包括布置成鉛錘的配重，該配重在所述浮子或所述其他設(shè)備的第一運(yùn)動時上升，其中，勢能被存儲，并且所述浮子或所述其他設(shè)備、所述第一長形元件、所述驅(qū)動 軸與所述配重之間的耦接被如此配置，使得所述配重在所述浮子或所述其他設(shè)備的所述 第二運(yùn)動時向下運(yùn)動，并且所述配重驅(qū)動所述發(fā)電機(jī)的第一和第二部件在所述第一旋轉(zhuǎn) 方向上相互旋轉(zhuǎn)。
16.如權(quán)利要求15所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述能量累積設(shè)備包括可旋 轉(zhuǎn)地軸承架設(shè)到所述驅(qū)動軸的配重鼓以及用于耦合所述配重中的運(yùn)動以驅(qū)動所述配重鼓 旋轉(zhuǎn)的第二長形元件，其中，所述驅(qū)動軸被耦接以旋轉(zhuǎn)所述發(fā)電機(jī)的第一部件，所述配 重鼓被耦接以旋轉(zhuǎn)所述發(fā)電機(jī)的第二部件，其中，所述發(fā)電機(jī)在其第二部件相對其第一 部件旋轉(zhuǎn)時生成電流，并同時對該旋轉(zhuǎn)給予反作用力矩，其中，所述發(fā)電機(jī)的第一和第 二部件總是在相同的第一旋轉(zhuǎn)方向上被帶動相互旋轉(zhuǎn)。
17.如權(quán)利要求15所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述能量累積設(shè)備包括可旋 轉(zhuǎn)地軸承架設(shè)到所述驅(qū)動軸的配重鼓以及為耦接所述配重中的運(yùn)動以驅(qū)動所述配重鼓旋 轉(zhuǎn)的第二長形元件，機(jī)械齒輪耦接在所述驅(qū)動軸與所述發(fā)電機(jī)的第一部件之間，其中， 所述驅(qū)動軸耦接到所述機(jī)械齒輪的輸入側(cè)，所述發(fā)電機(jī)的第一部件耦接到所述機(jī)械齒輪 的第一輸出側(cè)，所述發(fā)電機(jī)的第二部件固定到所述浮子或所述其他設(shè)備，且所述配重鼓 從所述第一分離的輸出側(cè)機(jī)械耦接到所述機(jī)械齒輪的第二輸出側(cè)，使得所述驅(qū)動軸在所 述浮子或所述其他設(shè)備的所述第一運(yùn)動時在所述機(jī)械齒輪的兩個輸出側(cè)都施加原動力以 便所述發(fā)電機(jī)第一部件旋轉(zhuǎn)以及所述配重鼓旋轉(zhuǎn)，從而相對所述驅(qū)動軸吊起所述配重， 也使得所述配重鼓在所述浮子或所述其他設(shè)備的第二運(yùn)動時通過其到所述齒輪第二輸出 側(cè)的耦接而提供原動力以便所述發(fā)電機(jī)的第一部件旋轉(zhuǎn)。
18.如權(quán)利要求1-11和13-17中任一項(xiàng)所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述 能量累積設(shè)備包括配重鼓與配重，并且所述第二長形元件為柔性元件，具體是線、索或 鏈，其下端固定到所述配重，其上端或多或少卷繞在所述配重鼓上。
19.如權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于控制系統(tǒng)，用來控 制所述發(fā)電機(jī)電負(fù)載或場電流，以調(diào)整所述發(fā)電機(jī)的第一部件與第二部件之間的旋轉(zhuǎn)速 度。
20.如權(quán)利要求19所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述能量累積設(shè)備包括配重 或浮體，并且所述發(fā)電機(jī)的電負(fù)載或場電流的控制也用于調(diào)節(jié)各自的所述配重或浮體的 豎直速度，使得所述浮子或所述其他設(shè)備運(yùn)動時，各自的所述配重或所述浮體在適當(dāng)或 合適的豎直距離內(nèi)運(yùn)動。
21.如權(quán)利要求20所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述控制系統(tǒng)被配置成通過 調(diào)整所述發(fā)電機(jī)的第一和第二部件之間的旋轉(zhuǎn)速度來補(bǔ)償各自的所述配重或浮體的質(zhì)量 影響所導(dǎo)致的所述力矩變化，這從所述發(fā)電機(jī)提供連續(xù)平滑的電力輸出。
22.如權(quán)利要求1-21中任一項(xiàng)所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，它包括兩個發(fā)電 機(jī)以及耦接于所述驅(qū)動軸的兩個附屬能量累積設(shè)備，其中，所述第一長形元件在位于所 述兩對發(fā)電機(jī)及附屬能量累積設(shè)備之間的位置耦接于所述驅(qū)動軸。
23.如權(quán)利要求1-21中任一項(xiàng)所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述第一長形元 件至少在一端包括兩個副元件，其中，第一副元件在所述發(fā)電機(jī)一側(cè)上耦接于所述驅(qū)動 軸，而另一個副元件在所述發(fā)電機(jī)相反一側(cè)上耦接于所述驅(qū)動軸。
24.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，它包括耦接于所 述第一長形元件的錨鼓，并且所述第一長形元件包括柔性元件，具體是線、索或鏈，所 述柔性元件的至少一端分為兩個副元件，各自或多或少卷繞在每個錨鼓的相應(yīng)卷繞表面 上，其中，所述卷繞表面具有螺旋延伸的多個槽，所述多個槽具有相反的螺旋方向。
25.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的波浪能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述能量累積 設(shè)備包括軸承架設(shè)于所述驅(qū)動軸的兩個配重鼓以及柔性元件，具體是線、索或鏈，所述 柔性元件的至少一端被分為兩個柔性副元件，各自或多或少卷繞在每個配重鼓的相應(yīng)卷 繞表面上，其中，所述卷繞表面具有螺旋延伸的多個槽，所述多個槽具有相反的螺旋方 向。
26.一種從物體大致周期性的運(yùn)動中，特別是從在兩個相反方向上重復(fù)地前后運(yùn)動和 /或重復(fù)的搖擺運(yùn)動中提取電能的方法，其特征在于，-在所述物體的第一運(yùn)動中，讓這些運(yùn)動驅(qū)動發(fā)電機(jī)的兩個部件以在第一方向上相互 旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生電流并在同時也向能量累積設(shè)備供給機(jī)械能，以及-在所述物體基本獨(dú)立于所述第一運(yùn)動的所述第二運(yùn)動中，使所述能量累積設(shè)備驅(qū)動 所述發(fā)電機(jī)兩個部件以在相同的所述第一方向上相互旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生與所述物體處于所 述第一運(yùn)動時相同極性的電流。
全文摘要
一種波浪能轉(zhuǎn)換器(1)包括浮子(3)和傳動單元(2)。在傳動單元中，具有驅(qū)動軸(11)，無論浮子上升或下沉?xí)r，所述驅(qū)動軸總被驅(qū)動在同一方向上旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動軸機(jī)械耦接到發(fā)電機(jī)(21)的其中一個旋轉(zhuǎn)部件(21′)，并將其驅(qū)動以產(chǎn)生電流。另外，具有能量累積設(shè)備(105)，也耦接到驅(qū)動軸以在浮子上升或下沉并且驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)時累積能量，然后用于在上升或下沉運(yùn)動的另外一個時驅(qū)動發(fā)電機(jī)。能量累積設(shè)備與驅(qū)動軸之間的耦接可經(jīng)過發(fā)電機(jī)的第二可旋轉(zhuǎn)部件(21′)、發(fā)電機(jī)部件之間的氣隙和發(fā)電機(jī)第一部件。氣隙上的耦合給出力矩，該力矩驅(qū)動第二部件旋轉(zhuǎn)，并阻礙驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)來自驅(qū)動軸的力矩不超過阻礙力矩時，發(fā)電機(jī)第二部件由能量累積設(shè)備驅(qū)動以在另一方向上旋轉(zhuǎn)。
文檔編號H02K23/60GK102016294SQ200980113862
公開日2011年4月13日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月20日
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