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专利号: 2023105816443
申请人: 湖南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种拉压组合式自调节双稳态波能转换器,其特征在于:包括浮子主体(1)、导向杆(2)、固定机构(3)、自调节双稳态机构(4)、传动机构(5)、发电机构(6)和配重机构(7);

所述浮子主体(1)由圆柱形浮筒(11)和端盖(12)可拆卸连接而成,所述端盖(12)中心设有通孔与所述导向杆(2)配合,所述固定机构(3)固定安装于所述圆柱形浮筒(11)的内部,所述固定机构(3)用于固定安装所述自调节双稳态机构(4)、传动机构(5)和发电机构(6),所述配重机构(7)固定安装于所述圆柱形浮筒(11)底板上,所述端盖(12)与所述导向杆(2)之间是滑动设置的,所述配重机构(7)包括多个配重块,均衡分布在所述圆柱形浮筒(11)底板上;所述自调节双稳态机构(4)为拉压组合式,包括左右布置的两个抗弯的压簧机构和前后布置的两个拉簧机构,其中,抗弯的压簧机构包括压簧(43)及导向轴(42),拉簧机构包括拉簧(44)和卡接件(455),左右布置的两个抗弯的压簧机构和前后布置的两个拉簧机构配合工作,能够自动调节势垒,容易实现阱间振荡,从而扩大运动振幅,提高能量捕获效率。

2.根据权利要求1所述的一种拉压组合式自调节双稳态波能转换器,其特征在于:所述固定机构(3)包括上固定部(31)、下固定部(32)、底固定部(33)、上横轴(34)、下横轴(35)、侧纵轴(36)、中间纵轴(37)和中间衔接件(38),所述上横轴(34)、下横轴(35)、侧纵轴(36)和中间纵轴(37)均由两根对称的光轴构成,所述圆柱形浮筒(11)的左右两侧分别设置有所述侧纵轴(36),左侧的所述侧纵轴(36)、右侧的所述侧纵轴(36)与所述中间纵轴(37)互相竖直平行设置,所述上横轴(34)与所述下横轴(35)水平平行设置,所述上横轴(34)水平设置在所述圆柱形浮筒(11)的上端部,所述下横轴(35)水平设置在所述圆柱形浮筒(11)的中部,所述中间纵轴(37)竖直设置在所述圆柱形浮筒(11)的正中央,所述中间纵轴(37)位于左右两侧的所述侧纵轴(36)的对称轴所在平面上,其中,所述上横轴(34)两端分别与左右两侧的所述侧纵轴(36)的上端通过所述上固定部(31)固定连接,所述下横轴(35)两端分别与左右两侧的所述侧纵轴(36)的下端通过所述下固定部(32)固定连接,所述中间纵轴(37)的顶端与所述上横轴(34)的中部通过所述中间衔接件(38)固定连接;所述上固定部(31)固定设置在所述圆柱形浮筒(11)的顶端两侧,所述下固定部(32)固定设置在所述圆柱形浮筒(11)的中部两侧,所述中间纵轴(37)的底端通过所述底固定部(33)固定在所述圆柱形浮筒(11)的底板中央,所述中间纵轴(37)越过所述下横轴(35)并且不与所述下横轴(35)接触,所述下横轴(35)的两根光轴之间的间距等于所述上横轴(34)的两根光轴之间的间距,所述中间纵轴(37)的两根光轴之间的间距大于所述下横轴(35)的两根光轴之间的间距。

3.根据权利要求2所述的一种拉压组合式自调节双稳态波能转换器,其特征在于:每个所述上固定部(31)包括侧壁固定件(311)、轴端固定件(312)和封装固定件(313),所述轴端固定件(312)为凸形块结构,凸形块结构的侧面用于固定所述上横轴(34)的轴端,所述轴端固定件(312)的凸出部上设有螺纹孔用于与所述侧壁固定件(311)连接,所述封装固定件(313)为矩形块结构,所述侧壁固定件(311)固定安装于所述圆柱形浮筒(11)的内壁,所述侧壁固定件(311)为长条状且一侧设为圆弧状,与所述圆柱形浮筒(11)的弧度吻合,所述侧壁固定件(311)的一侧设有与所述封装固定件(313)相同厚度的一级矩形槽(3111),所述一级矩形槽(3111)为水平设置的长条状,所述一级矩形槽(3111)的中间向下开设有与所述轴端固定件(312)的凸出部配合的二级矩形槽(3112),所述一级矩形槽(3111)的两端分别开设有三级矩形槽(3113),两个所述三级矩形槽(3113)的槽宽与所述上横轴(34)的光轴直径相同大小,两个所述三级矩形槽(3113)用于容纳所述上横轴(34)的轴端,由此在二级矩形槽(3112)和两个所述三级矩形槽(3113)之间形成了两个大小相同的凸台,两个所述凸台分别与两个所述封装固定件(313)配合安装固定,所述凸台中央设有一个与所述侧纵轴(36)的光轴直径相同大小的贯穿通孔,用于穿插安装所述侧纵轴(36)的上端,所述凸台的贯穿通孔的两侧分别设置有螺纹盲孔用于与所述封装固定件(313)固定;每个所述下固定部(32)包括下壁固定件(321)和一个所述轴端固定件(312),所述下壁固定件(321)与侧壁固定件(311)的大小相同,所述下壁固定件(321)为长条状且一侧设为圆弧状,与所述圆柱形浮筒(11)的弧度吻合,所述下壁固定件(321)的一侧中心处设有与所述轴端固定件(312)的凸出部配合的第一矩形槽(3211),所述下壁固定件(321)的同侧两端分别设有一个第二矩形槽(3212),两个所述第二矩形槽(3212)的槽宽与所述下横轴(35)的光轴直径相同大小,两个所述第二矩形槽(3212)用于容纳所述下横轴(35)的轴端,所述下壁固定件(321)的上端面两侧分别设有圆形盲孔,用于容纳所述侧纵轴(36)的下端;所述底固定部(33)包括底部支持件(331)和底部定位框(332),所述底部支持件(331)为矩形块,所述底部定位框(332)为矩形框固定于所述圆柱形浮筒(11)的底板中心,所述底部定位框(332)上设有能收容所述底部支持件(331)的定位槽,所述底部支持件(331)的两端分别设有与所述中间纵轴(37)的光轴直径相同大小的圆形通孔,用于容纳所述中间纵轴(37)的下端;所述中间衔接件(38)为长方体结构,所述中间衔接件(38)上开设有水平通孔用于通过所述上横轴(34),所述中间衔接件(38)上还开设有竖直通孔用于通过所述中间纵轴(37),所述水平通孔和所述竖直通孔在空间上异面设置,并且,利用紧固螺钉将所述上横轴(34)和所述中间纵轴(37)固定在所述中间衔接件(38)上。

4.根据权利要求1或3所述的一种拉压组合式自调节双稳态波浪能转换器,其特征在于:所述自调节双稳态机构(4)包括连接平台(41)和横向滑块(45);还包括左右布置的两个抗弯的压簧机构和前后布置的两个拉簧机构,其中,抗弯的压簧机构包括压簧(43)及导向轴(42),拉簧机构包括拉簧(44)和卡接件(455);

所述连接平台(41)包括平台主板(411)、枢转连接件(412)、齿条固定件(413)和导向连接板(414),所述导向连接板(414)上表面中心设有顶端螺纹孔,所述导向杆(2)的底端固定安装于所述顶端螺纹孔内,所述导向连接板(414)固定于所述平台主板(411)的上表面,所述平台主板(411)的两侧中心分别开设安装槽,所述枢转连接件(412)的一端通过销轴转动安装于所述安装槽内,所述导向连接板(414)上对应于所述安装槽的位置开设有第一避让槽;所述枢转连接件(412)包括枢转套筒(4121)、连接圆柱(4122)和固定套筒(4123),所述枢转套筒(4121)通过所述销轴转动安装在所述安装槽内,所述枢转套筒(4121)的一侧通过所述连接圆柱(4122)与所述固定套筒(4123)的一端相连;所述齿条固定件(413)安装于所述平台主板(411)的下表面,所述齿条固定件(413)上对应于所述安装槽的位置开设有第二避让槽,所述枢转套筒(4121)通过所述销轴在所述第一避让槽、所述安装槽和所述第二避让槽构成的转动空间中转动;

所述横向滑块(45)设置有相同的两组,对称分布在所述连接平台(41)的左右两侧,并且架设在所述上横轴(34)上;所述横向滑块(45)包括滑块主体(451)、第一直线轴承(452)、铰接套筒(453)和第二直线轴承(454),所述滑块主体(451)为长条板状,所述滑块主体(451)的横截面为侧向放置的凸字型,所述滑块主体(451)分为凸起部和本体部,所述滑块主体(451)的凸起部中央开设直槽(4511),所述滑块主体(451)的本体部一侧中心设置半圆凹槽(4512),所述半圆凹槽(4512)用于收容所述铰接套筒(453),所述直槽(4511)与所述半圆凹槽(4512)位置对应并且相交,相交的部分构成所述导向轴(42)的摆动空间,在所述凸起部上且位于所述直槽(4511)的两侧分别设置有方形通槽(4513),所述方形通槽(4513)用于容纳所述卡接件(455),所述卡接件(455)包括第一卡件(4551)、第二卡件(4552)、第三卡件(4553)和横轴(4554),所述第一卡件(4551)和第二卡件(4552)均呈门框形,所述第一卡件(4551)和第二卡件(4552)分别与所述方形通槽(4513)的前后内壁紧贴,所述横轴(4554)连接所述第一卡件(4551)和第二卡件(4552),所述拉簧(44)的端部安装于所述横轴(4554)上,所述第三卡件(4553)呈L形,所述第三卡件(4553)用于同时卡紧所述第一卡件(4551)和第二卡件(4552)到所述方形通槽(4513)内;所述铰接套筒(453)包括圆弧部(4531)和圆筒部(4532),所述圆弧部(4531)包括平面端和圆弧端,所述圆筒部(4532)的一端与所述圆弧部(4531)的平面端连接,所述圆弧部(4531)的圆弧端置于所述半圆凹槽(4512)内,所述第二直线轴承(454)从所述圆筒部(4532)的另一端插入到所述圆筒部(4532)的内部,所述圆弧部(4531)的中心贯穿开设有让所述导向轴(42)通过的通过孔(4533),所述导向轴(42)的一端固定在所述固定套筒(4123)内,所述导向轴(42)的另一端依次穿过所述压簧(43)、所述第二直线轴承(454)和所述铰接套筒(453)的所述通过孔(4533)后悬空设置,所述压簧(43)一端与所述枢转连接件(412)连接,所述压簧(43)的另一端与所述第二直线轴承(454)连接,在所述凸起部上且位于所述方形通槽(4513)的旁边还设置有直圆槽(4514),所述第一直线轴承(452)安装于所述滑块主体(451)的所述直圆槽(4514)内,所述上横轴(34)穿过所述第一直线轴承(452),所述滑块主体(451)通过所述第一直线轴承(452)在所述上横轴(34)上滑动。

5.根据权利要求4所述的一种拉压组合式自调节双稳态波浪能转换器,其特征在于:所述传动机构(5)包括齿条(51)、输入齿轮(52)、中间齿轮(53)、输出齿轮(54)、输入传动轴(55)、输出传动轴(56)、联轴器(57)、第三轴承(58)、固定框(59)、轴承座(510)、框固定件(511)、第一纵向滑块(512)、第二纵向滑块(513)和第四直线轴承(514),所述轴承座(510)设置有两个,两个所述轴承座(510)对称安装于所述固定框(59)上,所述中间纵轴(37)穿过所述轴承座(510)和所述固定框(59)用于限定横向位移,所述框固定件(511)设有四个,四个所述框固定件(511)分别固定设置所述固定框(59)的四个角,所述下横轴(35)穿过所述框固定件(511),每个所述轴承座(510)设置有两个圆孔,所述圆孔内设置所述第三轴承(58),所述输入传动轴(55)与所述输出传动轴(56)平行安装于所述第三轴承(58)内,所述联轴器(57)设有两个,分别连接于所述输出传动轴(56)的两端,所述输入齿轮(52)与所述中间齿轮(53)共轴安装于所述输入传动轴(55)上,所述输出齿轮(54)安装于所述输出传动轴(56)上,所述中间齿轮(53)与所述输出齿轮(54)啮合,所述输入齿轮(52)与所述齿条(51)啮合,所述第一纵向滑块(512)设置在所述轴承座(510)的上方,所述齿条(51)穿过所述第一纵向滑块(512)并与所述第一纵向滑块(512)固定连接,所述齿条(51)的上端固定安装于所述齿条固定件(413),所述齿条(51)的下端固定安装于所述第二纵向滑块(513)内,所述第二纵向滑块(513)设置于所述轴承座(510)的下方,所述第一纵向滑块(512)和所述第二纵向滑块(513)均通过第四直线轴承(514)滑动连接在所述中间纵轴(37)上。

6.根据权利要求5所述的一种拉压组合式自调节双稳态波浪能转换器,其特征在于:所述发电机构(6)设置有两组,两组所述发电机构(6)分别与两个所述轴承座(510)连接,所述发电机构(6)包括发电机(61)和发电固定架(62),所述发电固定架(62)与所述轴承座(510)固定安装,所述发电机(61)通过所述联轴器(57)与所述输出传动轴(56)连接,所述发电机(61)固定在发电固定架(62)上。