CN102297068A - 波浪能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种波浪能发电装置，包括将至少一个发电机支撑于海面上方的平台，所述发电机具有一个平板状动子以及两个分别位于所述动子两侧与所述动子平行布置的平板状定子，所述动子通过连杆连接漂浮于海面上的浮球，所述浮球随海浪的运动推动所述动子在与所述定子平行的二维平面内运动，所述定子上的绕组切割所述动子的磁力线产生电能。本发明所提出的波浪能发电装置，其设置有一个能够在二维方向发电的平面发电机，该平面发电机可以在二维方向上直接捕获波浪的机械能，从而将其转换成电能。

Description

波浪能发电装置
技术领域
本发明涉及一种以波浪的能量为动力生产电能的装置，具体来说，涉及一种波浪能发电装置。
背景技术
波浪能发电(wave power generation)是以波浪的能量为动力生产电能。海洋波浪蕴藏着巨大的能量，通过某种装置可将波浪的能量转换为机械的、气压的或液压的能量，然后通过传动机构、气轮机、水轮机或油压马达驱动发电机发电。
波浪能发电按能量中间转换环节主要分为机械式、气动式和液压式三大类，但是现有的这些波浪发电装置的发电量小，单位建设成本高。发电量小是因为转换为电能的效率低，不能够充分利用波浪能所致，这其中一个很大的原因是，由于波浪的运动方向多变且不均匀，现有的发电机均为转动结构，因而需要设计复杂的转换机构，将波浪的不规则运动转换成驱动发电机的转动形式，因而转换效率极低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种波浪能发电装置，以减少或避免前面所提到的问题。
具体来说，本发明提供了一种波浪能发电装置，其可以充分利用波浪的上下以及前后波动的动能，将其转换成电能。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种波浪能发电装置，包括将至少一个发电机支撑于海面上方的平台，所述发电机具有一个平板状动子以及两个分别位于所述动子两侧与所述动子平行布置的平板状定子，所述动子通过连杆连接漂浮于海面上的浮球，所述浮球随海浪的运动推动所述动子在与所述定子平行的二维平面内运动，所述定子上的绕组切割所述动子的磁力线产生电能。
优选地，所述动子通过一个支架支撑在所述平台上固定设置的一个平台框架上；所述动子设置在所述支架上并可相对所述支架水平运动；所述支架支撑在所述平台框架上并可相对所述平台框架垂直运动。
优选地，所述动子上下均设置有可沿所述支架上的轨道水平移动的滚轮，所述动子两侧分别设置有与所述支架连接的复位弹簧。
优选地，所述支架左右均设置有可沿所述平台框架上的轨道垂直移动的滚轮，所述支架上方设置有与所述平台框架连接的复位弹簧。
优选地，所述动子包括一个动子铝板以及多个设置于所述动子铝板上的永磁体，所述动子铝板同一侧布置的所述永磁体中，相邻永磁体的磁极不同。
优选地，所述动子铝板上均匀分布有多个通孔，所述永磁体穿过所述通孔固定设置于所述通孔中。
优选地，所述定子包括一个定子铝板以及多个设置于所述定子铝板上的绕组，所述绕组包括叠片铁芯以及缠绕在所述叠片铁芯上的线圈，所述叠片铁芯固定设置在所述定子铝板上。
本发明提出了一种波浪能发电装置，其设置有一个能够在二维方向发电的平面发电机，该平面发电机可以在二维方向上直接捕获由波浪能转换而来的机械能，从而将其转换成电能，具备很大的波浪能转换效率。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的波浪能发电装置的示意图；
图2显示的是图1中所示波浪能发电装置的部分分解透视图；
图3A-3C显示的根据本发明的一个具体实施例的波浪能发电装置中的动子的结构示意图；
图4A-4C显示的根据本发明的一个具体实施例的波浪能发电装置中的定子的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。
图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的波浪能发电装置的示意图，如图所示，本发明的波浪能发电装置包括一个平台1，所述平台1可以是如图所示的固定设置于海床上的框架结构，或者也可以是漂浮在海面上的移动平台。平台1的作用是将至少一个发电机2支撑于海面上方，如图所示，为避免发电机2受到周围海况环境的影响，平台1上设置有遮挡发电机2的保护罩11。
图2显示的是图1中所示波浪能发电装置的部分分解透视图，为表示清楚，图中省略了平台以及定子的支撑结构等部分。如图2所示，发电机2具有一个平板状动子20以及两个分别位于所述动子20两侧与所述动子20平行布置的平板状定子30，所述动子20通过连杆3连接漂浮于海面上的浮球4，所述浮球4随海浪的运动推动所述动子20在与所述定子30平行的二维平面内运动，所述定子30上的绕组切割所述动子20的磁力线产生电能(下面将对此详细说明)。
具体来说，所述动子20通过一个支架21支撑在所述平台1上固定设置的一个平台框架22上；所述动子20设置在所述支架21上并可相对所述支架21水平运动；所述支架21支撑在所述平台框架22上并可相对所述平台框架22垂直运动。所述动子20上下均设置有可沿所述支架21上的轨道水平移动的滚轮23，所述动子20两侧分别设置有与所述支架21连接的复位弹簧24。所述支架21左右均设置有可沿所述平台框架22上的轨道垂直移动的滚轮25，所述支架21上方设置有与所述平台框架22连接的复位弹簧26。
本领域技术人员应当理解，支架21和平台框架22上的轨道可以是凹槽状，滚轮23和25均可限制在凹槽状的轨道中移动。
本发明的波浪能发电装置工作时，随着波浪的起伏运动，浮球4也会随波浪的运动不规则运动，与浮球4铰接的连杆3的另一端铰接于动子20的下端，当浮球4带动连杆3运动时，将进一步带动动子20水平或者垂直运动。
当浮球4垂直运动时，连杆3推动动子20垂直运动，由于动子20设置在支架21中并被限制只能相对支架21水平运动，因此动子20将会带动支架21克服复位弹簧26的弹力一起垂直运动，复位弹簧26可以在浮球4的垂直作用停止后使动子20回复其初始位置。
当浮球4水平运动时，连杆3推动动子20水平运动，由于动子20设置在支架21中，因此动子20将克服其两侧的复位弹簧24的弹力相对支架21水平运动，此时由于平台框架22的限制，动子20的水平运动不会带动支架21垂直运动。同样的，复位弹簧24可以在浮球4的水平作用停止后使动子20回复其初始位置。
实际工作过程中，浮球4的运动是不规则的，本发明的波浪能发电装置中，由于动子20和定子30都是平板状的，动子20设置在定子30之间，且支架21以及平台框架22可限制动子20在前后的方向运动，因此动子20只会在支架21的支撑下水平、垂直运动。也即是动子20只能在二维平面内运动。
图3A-3C显示的根据本发明的一个具体实施例的波浪能发电装置中的动子的结构示意图，其中，图3A显示的是动子的立体图，图3B显示的是动子的正面，图3C显示的是动子的侧面。如图3A-3C所示，所述动子20包括一个动子铝板201以及多个设置于所述动子铝板上的永磁体202，所述动子铝板201同一侧布置的所述永磁体202中，相邻永磁体202的磁极不同。具体来说，所述动子铝板201上均匀分布有多个通孔，所述永磁体202穿过所述通孔固定设置于所述通孔中，如图所示。由于动子20设置在两块定子30中间，因此，最佳的方案是在动子铝板201的两侧均设置永磁体202。在图示实施例中，永磁体202两端具有相反的磁极，则穿过通孔设置的永磁体202只要在动子铝板201一侧保持磁极间隔排列，则动子铝板201另一侧的永磁体202的磁极也会呈间隔排列。间隔排列的永磁体202会形成闭合的磁力线，从而当动子20和定子30相对运动时，定子30中的绕组将切割磁力线产生电能。
图4A-4C显示的根据本发明的一个具体实施例的波浪能发电装置中的定子的结构示意图，其中，图4A显示的是定子的立体图，图4B显示的是定子的正面，图4C显示的是定子的侧面。图中只显示了一个定子的结构，另一个定子与此完全相同。如图4A-4C所示，所述定子30包括一个定子铝板301以及多个设置于所述定子铝板301上的绕组302，所述绕组302包括叠片铁芯303以及缠绕在所述叠片铁芯303上的线圈304，所述叠片铁芯303固定设置在所述定子铝板301上。
所述定子铝板301与所述平台框架22之间位置固定，也即是，所述定子铝板301与所述平台框架22都可以固定连接在所述平台上。
虽然图中没有明确表示，但是本领域技术人员应当理解，本发明的波浪能发电装置中还可以进一步包括各种电气连接结构，用于将定子30的线圈304中切割磁力线所产生的电能加以调制、整流，以便于传输、利用。
正如前述，本发明解决现有技术中的波浪能发电效率低的问题的思路是，提出了一种波浪能发电装置，其设置有一个能够在二维方向发电的平面发电机，该平面发电机可以在二维方向上直接捕获由波浪能转换而来的机械能，从而将其转换成电能，具备很大的波浪能转换效率。
本发明的波浪能发电装置，可用于为远离海岸的钻井平台、导航浮标等提供电能，也可以大量布置于近海区域为民用电网供电等。
本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种波浪能发电装置，包括将至少一个发电机支撑于海面上方的平台，其特征在于，所述发电机具有一个平板状动子以及两个分别位于所述动子两侧与所述动子平行布置的平板状定子，所述动子通过连杆连接漂浮于海面上的浮球，所述浮球随海浪的运动推动所述动子在与所述定子平行的二维平面内运动，所述定子上的绕组切割所述动子的磁力线产生电能。
2.根据权利要求1所述的波浪能发电装置，其特征在于，所述动子通过一个支架支撑在所述平台上固定设置的一个平台框架上；所述动子设置在所述支架上并可相对所述支架水平运动；所述支架支撑在所述平台框架上并可相对所述平台框架垂直运动。
3.根据权利要求2所述的波浪能发电装置，其特征在于，所述动子上下均设置有可沿所述支架上的轨道水平移动的滚轮，所述动子两侧分别设置有与所述支架连接的复位弹簧。
4.根据权利要求3所述的波浪能发电装置，其特征在于，所述支架左右均设置有可沿所述平台框架上的轨道垂直移动的滚轮，所述支架上方设置有与所述平台框架连接的复位弹簧。
5.根据权利要求1-4之一所述的波浪能发电装置，其特征在于，所述动子包括一个动子铝板以及多个设置于所述动子铝板上的永磁体，所述动子铝板同一侧布置的所述永磁体中，相邻永磁体的磁极不同。
6.根据权利要求5所述的波浪能发电装置，其特征在于，所述动子铝板上均匀分布有多个通孔，所述永磁体穿过所述通孔固定设置于所述通孔中。
7.根据权利要求6所述的波浪能发电装置，其特征在于，所述定子包括一个定子铝板以及多个设置于所述定子铝板上的绕组，所述绕组包括叠片铁芯以及缠绕在所述叠片铁芯上的线圈，所述叠片铁芯固定设置在所述定子铝板上。
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