CN102042156B - 浮标滚珠丝杠组合式海波发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明浮标滚珠丝杠组合式海波发电机涉及一种利用海水波动进行发电的装置，该发电机包括一浮标，内部固定发电机定子绕组；一滚珠丝杠螺母副，滚珠丝杠穿过浮标露出海面，下端与固定轴固定连接，螺母安置在浮标内，螺母外周安装永磁转子磁片；一固定轴，通过固定轴底座固定在海床上；一上弹性套管和一下弹性套管，包裹住浮标外部的滚珠丝杠，防止海水腐蚀；一输电线缆，输出电能。绕组两侧适当位置还可安装有轴承端盖，轴承端盖内可安装轴承，并利用轴承进行限位。本发明的发电机可以设置在任何条件的浅海领域，能将海波的动能通过浮标和滚珠丝杠螺母副转化成螺母的旋转动能，螺母永磁转子在定子线圈内部转动，产生旋转磁场进行发电。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用海水波动进行发电的发电机，属于机电领域。
技术背景
随着我国社会和经济的快速发展，用电量越来越大，特别是东部沿海地区，在炎热的夏季用电额更是屡创新高，电力供应日趋紧张，电力短缺成为制约国民经济发展和社会生活提高的重要因素。而我国海岸线漫长，蕴藏着丰富的潮汐、海波能源，因此深入研究潮汐、海波发电技术是开发新型能源、解决供电紧张问题的必由之路。传统的水力发电多为水电站的形式，通过修建水坝，利用水位落差冲击下方的发电装置，将势能转换成巨大的电能。但可以利用这种落差的地势并不多，而且修建一座水电站要花费巨大的人力财力，其对自然环境造成的影响也饱受争议。潮汐发电是一种新的发电形式，利用海水涨潮落潮所产生的水位差来进行发电，将海水的势能转换成电能。但是目前利用潮汐发电必须具备两个地理条件：首先潮汐的幅度必须大，至少要有几米；第二海岸地形必须能储蓄大量海水，并可进行土建工程。这两方面的要求限制了大型潮汐发电站的发展，使得潮汐能量没能得到高效的利用。
海洋的海浪波动能也是一种优良的能源，可以利用海波起伏形成的海水势能进行海波发电。我国东部沿海地区海岸线漫长，而海水每时每刻都在波动，开发这种海水波动所产生的能量从而制成新型海波发电机发电，是一种有效的新能源利用手段。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用海水波动、通过浮标和滚珠丝杠螺母副结合进行海波发电的新型发电机，结构简单、体积小巧、造价低廉，尤其是能够进行全天连续发电工作，适合在沿海水域广泛使用。
本发明解决上述技术问题所提供的方案是：一种浮标滚珠丝杠组合式海波发电机，包括：一浮标，其中浮标内部固定有发电机定子绕组；一滚珠丝杠螺母副，其中滚珠丝杠穿过浮标露出海面，螺母安置在浮标内；一固定轴，固定在海床上；一上弹性套管和一下弹性套管，能进行拉伸和压缩；一输电线缆，输出电能。滚珠丝杠副的滚珠丝杠沿浮标内部定子绕组的中心轴位置穿过浮标，滚珠丝杠副的滚珠丝杠上端穿过浮标露出海平面，滚珠丝杠副的滚珠丝杠下端与固定轴固定连接，滚珠丝杠副的螺母外周安装永磁转子磁片，上弹性套管和下弹性套管包裹在滚珠丝杠外面，并与浮标开口处密封连接，固定轴下端通过底座固定在海床上，输电线缆从浮标接出后再由固定轴下端的海床下面引到岸上变电装置内。具体地，将该浮标滚珠丝杠组合式海波发电机放置在沿海浅水海域，浮标漂浮在海面上，在海波的浮力和其自身及内部装置的重力作用下随着海波的起伏上下移动；浮标外部的滚珠丝杠被上弹性套管和下弹性套管包裹密封，避免被海水化学腐蚀；浮标内部的螺母相对于发电线圈定子绕组轴向固定；滚珠丝杠与固定轴固定连接，海波的动能通过浮标和滚珠丝杠副转化成螺母的旋转动能，螺母永磁转子在定子线圈内部转动，做切割磁感线运动进行发电，经过定子线圈引出的导线通过电缆输出电能。所述的滚珠丝杠长度要大于当地海域涨潮时海浪波峰高度与落潮时海浪波谷高度的最大差值，且保证不会因为上弹性套管和下弹性套管的收缩而阻碍浮标随海波的上下浮动。
浮标内部发电机定子绕组两侧适当位置可安装固定有轴承端盖，浮标内部发电机定子绕组两侧的轴承端盖内放置轴承，使其转动灵活，轴承类型是能够承受轴向力的圆锥滚子轴承或深沟球轴承，滚珠丝杠副的螺母安放在轴承中间，滚珠丝杠副的螺母靠轴承进行轴向定位。
浮标与上弹性套管和下弹性套管及上弹性套管和下弹性套管与滚珠丝杠的连接可用粘接或捆扎连接。
所述的浮标外形在保证发电机正常工作的情况下，所述的浮标滚珠丝杠组合式海波发电机具体构造可以有多种形式，可以根据美观的要求进行创新设计。从定子线圈引出的导线连接输电线缆，可将电缆埋在海底，然后连接岸上的变电装置向电网供电。
所述的浮标采用高分子材料滚塑成型或吹塑成型，或由金属材料、高分子基多层复合材料、木材等粘接而成，或由金属薄板、高分子膜片经焊接而成，加工简单、成本低、抗老化、不易损坏。
所述的上弹性套管和下弹性套管由橡胶或热塑性弹性体成型，成本低、伸缩性好、耐腐蚀。
针对上述浮标式滚珠丝杠组合式海波发电机，输出的电流可通过连接一整流电路判断正负极再输出，可以将多数个发电机串联成发电装置链或网，来弥补单一发电机发电量不足的缺陷。
本发明的有益效果是，该浮标滚珠丝杠组合式海波发电机可以设置在任何条件的浅海领域，特别适合设置在不易修建电网的南海的诸多零散岛礁上。本发明不受潮水涨落的限制，能实现全天连续发电，提高了发电量。
附图说明
图1为本发明浮标滚珠丝杠组合式海波发电机的发电原理图。
图中：1-滚珠丝杠，2-浮标，3-圆锥滚子轴承，4-轴承端盖，5-定子绕组，6-永磁转子磁片，7-螺母，8-下弹性套管，9-固定轴，10-固定轴底座，11-输电线缆，12-上弹性套管。
具体实施方式
在图1中，滚珠丝杠(1)与固定轴(9)固定连接，通过固定轴底座(10)固定在海床上。浮标(2)内部固定有发电机定子绕组(5)和轴承端盖(4)，轴承端盖(4)内安放圆锥滚子轴承(3)，用来限制滚珠丝杠副螺母(7)相对于定子绕组(5)的轴向位移，使其在定子绕组(5)的工作范围内作旋转运动，通过螺母(7)外周的永磁转子磁片(6)来形成旋转磁场，从而，在定子绕组(5)中形成电流，进行发电，并通过输电线缆(11)从海底引到岸边的变电装置向电网供电。滚珠丝杠(1)伸在浮标(2)外面的部分套有下弹性套管(8)和上弹性套管(12)，浮标(2)的上下端面开口密封连接，形成一个密闭空间将滚珠丝杠(1)包裹起来，防止其外露被海水腐蚀。
Claims (5)
1.浮标滚珠丝杠组合式海波发电机，其特征在于所述的发电机包括：
一浮标，其中浮标内部固定有发电机定子绕组；
一滚珠丝杠副，其中滚珠丝杠穿过浮标露出海面，螺母安置在浮标内；
一固定轴，固定在海床上；
一上弹性套管和一下弹性套管，能进行拉伸和压缩；
一输电线缆，输出电能；
滚珠丝杠副的滚珠丝杠沿浮标内部定子绕组的中心轴位置穿过浮标，滚珠丝杠副的滚珠丝杠上端穿过浮标露出海平面，滚珠丝杠副的滚珠丝杠下端与固定轴固定连接，滚珠丝杠副的螺母外周安装永磁转子磁片，上弹性套管和下弹性套管包裹在滚珠丝杠外面，并与浮标开口处密封连接，固定轴下端通过固定轴底座固定在海床上，输电线缆从浮标接出后再由固定轴下端的海床下面引到岸上变电装置内。
2.根据权利要求1所述的浮标滚珠丝杠组合式海波发电机，其特征在于：浮标内部发电机定子绕组两侧适当位置安装固定有轴承端盖，浮标内部发电机定子绕组两侧的轴承端盖内放置轴承，滚珠丝杠副的螺母安放在轴承中间，滚珠丝杠副的螺母靠轴承进行轴向定位。
3.根据权利要求1所述的浮标滚珠丝杠组合式海波发电机，其特征在于：上弹性套管和下弹性套管由热塑性弹性体成型。
4.根据权利要求1所述的浮标滚珠丝杠组合式海波发电机，其特征在于：浮标采用高分子材料滚塑成型或吹塑成型，或由金属材料、高分子基多层复合材料、木材粘接而成，或由金属薄板、高分子膜片经焊接而成。
5.根据权利要求1所述的浮标滚珠丝杠组合式海波发电机，其特征在于：浮标与上弹性套管和下弹性套管及上弹性套管和下弹性套管与滚珠丝杠的连接用粘接或捆扎连接。
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