一种利用浮力和重力复合式海上风力发电储能装置[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202110756986.5
(22)申请日 2021.07.05
(65)同一申请的已公布的文献号
申请公布号 CN 113279909 A
(43)申请公布日 2021.08.20
(73)专利权人 陆文娇
地址 350300 福建省福州市福清市江阴港
城经济区三峡路1号福建三峡海上风
电产业园
(72)发明人 不公告发明人　
(74)专利代理机构 西安智财全知识产权代理事
务所(普通合伙) 61277
代理人 邢鹏达
(51)Int.Cl.
F03D 9/14(2016.01)
F03D 9/25(2016.01)F03G 3/00(2006.01)审查员 张云芳 (54)发明名称
一种利用浮力和重力复合式海上风力发电
储能装置
(57)摘要
本发明公开了一种利用浮力和重力复合式
海上风力发电储能装置，属于风力发电技术领
域。

包括风力发电机、悬浮板、浮力调节机构、锁
定机构、能量转化机构，所述的悬浮板设置在风
力发电机的下方，所述的浮力调节机构与风力发
电机连接，所述的锁定机构固定安装在浮力调节
机构上，所述的能量转化机构固定安装在浮力调
节机构中的连接柱上。

本发明通过浮力调节机
构、锁定机构和能量转化机构，完成风力发电时
候的复合式储能。

权利要求书2页 说明书4页 附图5页CN 113279909 B 2022.03.18
C N 113279909
B
1.一种利用浮力和重力复合式海上风力发电储能装置，包括风力发电机、悬浮板，其特征在于：还包括浮力调节机构、锁定机构、能量转化机构，所述的悬浮板设置在风力发电机的下方；
所述的浮力调节机构与风力发电机连接，所述的浮力调节机构包括浮力球，通过调整浮力球在海水中的高度，以调整浮力和重力；
所述的锁定机构固定安装在浮力调节机构上，所述的锁定机构包括转动板，通过气缸驱动转动板伸展，插入到浮力调节机构在，以锁定浮力调节机构的位置；
所述的能量转化机构固定安装在浮力调节机构中的连接柱上，所述的能量转化机构包括储能装置，所述的储能装置设置在连接柱中，所述的储能装置与传动带连接，通过发电组件带动传动带转动，将电能储存在储能装置中。

2.如权利要求1所述的一种利用浮力和重力复合式海上风力发电储能装置，其特征在于：所述的浮力调节机构还包括连接架，所述的浮力球滑动安装在连接架上，线轴与浮力球固定连接，所述的线轴通过线轴安装座转动安装在连接架上，所述的线轴安装座固定安装在连接架上，所述的连接架中间固定安装有电机，通过电机驱动线轴转动调节浮力球的高度。

3.如权利要求1所述的一种利用浮力和重力复合式海上风力发电储能装置，其特征在于：所述的浮力调节机构还包括主动圆锥齿轮，所述的主动圆锥齿轮固定安装在电机的输出轴上，所述的主动圆锥齿轮与从动圆锥齿轮啮合配合，所述的从动圆锥齿轮固定安装在线轴上，连接柱设置在电机的下方，且固定安装在连接架的中间。

4.如权利要求3所述的一种利用浮力和重力复合式海上风力发电储能装置，其特征在于：所述的锁定机构还包括圆盘，所述的圆盘固定安装在气缸的伸出端，所述的气缸固定安装在线轴安装座上，所述的圆盘上固定安装有滑动杆的一端，所述的滑动杆的另一端与转杆的一端铰接，所述的转杆的另一端与转动板铰接，所述的转动板一端铰接在导向板上，所述的导向板固定安装在连接架上，锁定复位弹簧的一端固定安装在导向板上，另一端固定安装在滑动杆上，所述的滑动杆与导向板滑动连接。

5.如权利要求4所述的一种利用浮力和重力复合式海上风力发电储能装置，其特征在于：所述的转动板为两部分，通过中间转轴转动连接，所述的转动板与线轴上的槽滑动连接。

6.如权利要求5所述的一种利用浮力和重力复合式海上风力发电储能装置，其特征在于：所述的发电组件包括转动浆，所述的转动浆固定安装在转动圆头上，所述的转动圆头转动安装在中心柱上，所述的中心柱与安装架转动连接，所述的传动带与中心柱底部的带轮转动连接，所述的安装架固定安装在连接柱上，所述的储能装置与安装架中间底部设置的带轮连接。

7.如权利要求1所述的一种利用浮力和重力复合式海上风力发电储能装置，其特征在于：所述的能量转化机构还包括调节板，所述的调节板下端面固定安装有调节复位弹簧，所述的调节复位弹簧固定安装在安装架上，所述的调节板上端面通过弹簧与调节圆环铰接，所述的调节圆环上铰接有调节摆杆的一端，所述的调节摆杆的另一端与转动浆铰接。

8.如权利要求1—7任一项所述的一种利用浮力和重力复合式海上风力发电储能装置，其特征在于：所述的能量转化机构还包括导流圈，所述的导流圈有四个，对称布置，固定安
装在连接柱上。

一种利用浮力和重力复合式海上风力发电储能装置
技术领域
[0001]本发明属于风力发电技术领域，特别涉及一种利用浮力和重力复合式海上风力发电储能装置。

背景技术
[0002]风力发电是发电方式的一种，利用发电装置，将风的运动动能转化为电能，并存储起来。

由于风力是一种大自然存在的能量，绿色、环保且不会枯竭，所以利用风力发电，被广泛的应用在日常生活和工作当中。

[0003]申请号为2020217081878的专利公开了一种移动式风力发电储能装置，包括车体、电能转化器、蓄电池组、固定座等，尽管可以根据风的方向，进行适应性的调节，不断的进行发电，但是，该装置仅适用于在陆地上进行使用，而且能量转化的方式单一，无法适应风力过度电能存储过满以及无风时候无法发电的需求。

针对以上问题，本发明提供了种利用浮力和重力复合式海上风力发电储能装置。

发明内容
[0004]针对上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种利用浮力和重力复合式海上风力发电储能装置，包括风力发电机、悬浮板，还包括浮力调节机构、锁定机构、能量转化机构，所述的悬浮板设置在风力发电机的下方。

[0005]所述的浮力调节机构与风力发电机连接，所述的浮力调节机构包括浮力球，通过调整浮力球在海水中的高度，以调整浮力和重力。

[0006]所述的锁定机构固定安装在浮力调节机构上，所述的锁定机构包括转动板，通过气缸驱动转动板伸展，插入到浮力调节机构在，以锁定浮力调节机构的位置。

[0007]所述的能量转化机构固定安装在浮力调节机构中的连接柱上，所述的能量转化机构包括储能装置，所述的储能装置设置在连接柱中，所述的储能装置与传动带连接，通过发电组件带动传动带转动，将电能储存在储能装置中。

[0008]进一步的，所述的浮力调节机构还包括连接架，所述的浮力球滑动安装在连接架上，线轴与浮力球固定连接，所述的线轴通过线轴安装座转动安装在连接架上，所述的线轴安装座固定安装在连接架上，所述的连接架中间固定安装有电机，通过电机驱动线轴转动调节浮力球的高度。

[0009]进一步的，所述的浮力调节机构还包括主动圆锥齿轮，所述的主动圆锥齿轮固定安装在电机的输出轴上，所述的主动圆锥齿轮与从动圆锥齿轮啮合配合，所述的从动圆锥齿轮固定安装在线轴上，连接柱设置在电机的下方，且固定安装在连接架的中间。

[0010]进一步的，所述的锁定机构还包括圆盘，所述的圆盘固定安装在气缸的伸出端，所述的气缸固定安装在线轴安装座上，所述的圆盘上固定安装有滑动杆的一端，所述的滑动杆的另一端与转杆的一端铰接，所述的转杆的另一端与转动板铰接，所述的转动板一端铰接在导向板上，所述的导向板固定安装在连接架上，锁定复位弹簧的一端固定安装在导向
板上，另一端固定安装在滑动杆上，所述的滑动杆与导向板滑动连接。

[0011]进一步的，所述的转动板为两部分，通过中间转轴转动连接，所述的转动板与线轴上的槽滑动连接。

[0012]进一步的，所述的发电组件包括转动浆，所述的转动浆固定安装在转动圆头上，所述的转动圆头转动安装在中心柱上，所述的中心柱与安装架转动连接，所述的传动带与中心柱底部的带轮转动连接，所述的安装架固定安装在连接柱上，所述的储能装置与安装架中间底部设置的带轮连接。

[0013]进一步的，所述的能量转化机构还包括调节板，所述的调节板下端面固定安装有调节复位弹簧，所述的调节复位弹簧固定安装在安装架上，所述的调节板上端面通过弹簧与调节圆环铰接，所述的调节圆环上铰接有调节摆杆的一端，所述的调节摆杆的另一端与转动浆铰接。

[0014]进一步的，所述的能量转化机构还包括导流圈，所述的导流圈有四个，对称布置，固定安装在连接柱上。

[0015]本发明与现有技术相比的有益效果是：(1)本发明通过浮力调节机构、锁定机构和能量转化机构，完成风力发电时候的复合式储能：(2)通过调节浮力调节机构中的浮力球的位置，将风力发电机发的电在浮力和重力进行转化，进行复合式存储，能量形式多样，能量存储方式多样，便于扩大储存量：(3)能量转化机构可以将重力势能有效的进行转化，在下降过程中通过转动浆转动进行发电并存储，而且使发电过程更加稳定，保证了存电过程的平稳进行。

附图说明
[0016]图1为本发明整体结构示意图。

[0017]图2为浮力调节机构结构示意图。

[0018]图3、图4为浮力调节机构部分结构示意图。

[0019]图5为图4的局部放大结构示意图。

[0020]图6为能量转化机构结构示意图。

[0021]图7为能量转化机构部分结构示意图。

[0022]图8为图7局部放大结构示意图。

具体实施方式
[0023]下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

[0024]其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

[0025]实施例：如图1—图8所示的一种利用浮力和重力复合式海上风力发电储能装置，包括风力发电机1、悬浮板2，还包括浮力调节机构3、锁定机构4、能量转化机构5，悬浮板2设置在风力发电机1的下方；工作时候，将整个装置置于海面上，风力发电机1和悬浮板2位于
海平面以上，通过风力发电机1进行发电，然后将电能传动到浮力调节机构3中。

浮力调节机构3与风力发电机1连接，浮力调节机构3包括浮力球301，通过调整浮力球301在海水中的高度，以调整浮力和重力，锁定机构4固定安装在浮力调节机构3上，锁定机构4包括转动板403，通过气缸401驱动转动板403伸展，插入到浮力调节机构3在，以锁定浮力调节机构3的位置，能量转化机构5固定安装在浮力调节机构3中的连接柱307上，能量转化机构5包括储能装置，储能装置设置在连接柱307中，储能装置与传动带505连接，通过发电组件带动传动带505转动，将电能储存在储能装置中。

[0026]浮力调节机构3还包括连接架302，浮力球301滑动安装在连接架302上，线轴305与浮力球301固定连接，线轴305通过线轴安装座306转动安装在连接架302上，线轴安装座306固定安装在连接架302上，连接架302中间固定安装有电机，通过电机驱动线轴305转动调节浮力球301的高度。

[0027]浮力调节机构3还包括主动圆锥齿轮303，主动圆锥齿轮303固定安装在电机的输出轴上，主动圆锥齿轮303与从动圆锥齿轮304啮合配合，从动圆锥齿轮304固定安装在线轴305上，连接柱307设置在电机的下方，且固定安装在连接架302的中间。

当悬浮板2中的电能传送到浮力调节机构3中的电机时候，电机转动，带动主动圆锥齿轮303转动，主动圆锥齿轮303带动从动圆锥齿轮304转动，以使线轴305转动，将浮力球301下端的线缠绕在线轴305上，此时浮力调节机构3向上浮起，同时提高了整个装置的重力势能。

[0028]锁定机构4还包括圆盘402，圆盘402固定安装在气缸401的伸出端，气缸401固定安装在线轴安装座306上，圆盘402上固定安装有滑动杆405的一端，滑动杆405的另一端与转杆404的一端铰接，转杆404的另一端与转动板403铰接，转动板403一端铰接在导向板407上，锁定机构4007固定安装在连接架302上，锁定复位弹簧406的一端固定安装在导向板407上，另一端固定安装在滑动杆405上，滑动杆405与导向板407滑动连接。

[0029]转动板403为两部分，通过中间转轴转动连接，转动板403与线轴305上的槽滑动连接。

当浮力调节机构3到达一定高度以后，悬浮板2中不再产生电能，浮力调节机构3中的电机不再转动，气缸401伸出，向前推动圆盘402，圆盘402将滑动杆405向前推动，通过滑动杆405推动转杆404，从而将转动板403的前端插入到线轴305中，这样线轴305就不会转动了，同时浮力球301的竖直位置也不发生变化，将整体的重力势能保存好。

[0030]发电组件包括转动浆502，转动浆502固定安装在转动圆头503上，转动圆头503转动安装在中心柱504上，中心柱与安装架506转动连接，传动带505与中心柱504底部的带轮转动连接，安装架506固定安装在连接柱307上，储能装置与安装架506中间底部设置的带轮连接。

[0031]能量转化机构5还包括调节板507，调节板507下端面固定安装有调节复位弹簧508，调节复位弹簧508固定安装在安装架506上，调节板507上端面通过弹簧与调节圆环509铰接，调节圆环509上铰接有调节摆杆510的一端，调节摆杆510的另一端与转动浆502铰接。

能量转化机构5还包括导流圈501，导流圈501有四个，对称布置，固定安装在连接柱307上，在将浮力和重力势能转化为电能电能进行存储的时候，气缸401收回，使得转动板403不再插入到线轴305中，浮力调节机构3在重力作用下下降，同时线轴305反转，这样通过从动圆锥齿轮304和主动圆锥齿轮303带动电机进行反转，进行发电，储存在储能装置中，而且在下降时候，转动浆502进行转动，带动转动圆头503转动，转动圆头503带动中心柱504转动，中
心柱504使得传动带505转动，这样就会通过安装架506下端带轮的转动，进行发电将电能存储到储能装置中，此时重力势能转化为电能。

由于开始重力势能大，下降速度快，所以在下降过程中，水会推动调节板507，通过调节板507向上推动调节圆环509，从而通过调节圆环509调节转动浆502的角度，以确保下降的速度和转动浆502的转动速度相互匹配，稳定的进行发电。

图1
图2
图3
图4
图5
图6
图7
图8。