CN102624190A

CN102624190A - 基于新型磁铁排列的箱式浮体海浪发电装置

Info

Publication number: CN102624190A
Application number: CN2012100934765A
Authority: CN
Inventors: 彭冬; 杨建军; 蔡捷; 谢鲁威; 偶阳
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2012-03-31
Filing date: 2012-03-31
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2032-03-31
Also published as: CN102624190B

Abstract

本发明涉及一种基于新型磁铁排列的箱式浮体海浪发电装置，包括磁铁阵列、切割线圈和浮球，所述的磁铁阵列固定在海底平台上，所述的切割线圈固定在浮球上，并位于磁铁阵列形成的磁场中；海浪带动浮体，从而带动线圈在磁铁阵列形成的磁场上下移动，使其切割磁感应线，进行发电。与现有技术相比，本发明具有高效、清洁、对环境完全没有危害、成本低等优点。

Description

基于新型磁铁排列的箱式浮体海浪发电装置

技术领域

本发明涉及一种发电装置，尤其是涉及一种基于新型磁铁排列的箱式浮体海浪发电装置。

背景技术

现如今，能源紧缺越演越烈，人们迫切的需要去开发一种清洁能源，而海洋作为拥有巨大能源的宝库却没有被很好的发掘。造成这种现象的主要原因是因为海浪发电机大都非常昂贵而且构造复杂。

箱式浮体海浪发电技术这一新型发电技术为解决当今世界的能源短缺提供力量，海洋由于其巨量的优势，其能源较一般能源而言有取之不尽用之不竭的特点，因而该项技术完全绿色，没有污染，同时由于海浪相对稳定的特点，该技术也满足安全的需要。但是现有箱式浮体海浪发电装置普遍存在发电效率低、实现成本高、适应能力差等缺点。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高效、清洁、对环境完全没有危害、成本低的基于新型磁铁排列的箱式浮体海浪发电装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于新型磁铁排列的箱式浮体海浪发电装置，其特征在于，包括磁铁阵列、切割线圈和浮球，所述的磁铁阵列固定在海底平台上，所述的切割线圈固定在浮球上，并位于磁铁阵列形成的磁场中；

海浪带动浮体，从而带动线圈在磁铁阵列形成的磁场上下移动，使其切割磁感应线，进行发电。

所述的磁铁阵列由多个马蹄形磁铁排列而成。

所述的多个马蹄形磁铁的S极设在中间，N极设在四周。

所述的浮球通过连杆与切割线圈连接。

所述的浮球设在磁铁阵列下部，所述的切割线圈套设在马蹄形磁铁的S极上，所述的连杆穿过磁铁阵列后，一端连接浮球，另一端连接切割线圈。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、与传统的火力发电相比，本发明具有高效、清洁、对环境完全没有危害等特点，资料统计：燃烧一吨煤会产生266KG的CO2，而一个年发电量为200M千瓦时的火力发电厂会燃烧8000顿煤，相当于释放出2200顿的CO2(一千瓦时燃烧400克煤)，这样的发电方式实在是不符合国家提倡的可持续发展战略，而本发明仅需2000台箱式浮体海浪发电机就可替代这样的发电厂，而且海浪发电机并不会占用陆地上的空间，也节省了土地资源。

2、与现有的海浪发电技术相比，本发明更加高效，同等发电量下，成本更为低廉，并且能够适应任何环境。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为单个磁铁产生的磁感线示意图；

图4为六对磁铁产生的磁感线示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1、图2所示，一种基于新型磁铁排列的箱式浮体海浪发电装置，包括磁铁阵列3、切割线圈1和浮球2，所述的磁铁阵列3固定在海底平台上，所述的切割线圈1固定在浮球2上，并位于磁铁阵列3形成的磁场中；所述的磁铁阵列3由多个马蹄形磁铁排列而成，所述的多个马蹄形磁铁的S极31设在中间，N极32设在四周。

所述的浮球2通过连杆与切割线圈1连接。所述的浮球2设在磁铁阵列3下部，所述的切割线圈1套设在马蹄形磁铁的S极31上，所述的连杆穿过磁铁阵列3后，一端连接浮球2，另一端连接切割线圈1。

本发明利用电磁感应原理，用海浪上下起伏产生的浮力来带动浮体2，从而使切割线圈1产生联动，由此使切割线圈1和磁铁阵列3发生相对运动，使切割线圈1切割磁感线，产生电流。

本发明利用海浪作为我们的能量源泉，因为海浪具有永动性并且没有任何污染。

发电机的模型：外围是一圈尽可能紧密的马蹄形磁铁环绕，最中心为浮体装置，线圈与浮体装置连接，磁铁直接打桩固定到海底平台。运作时，由海浪带动浮体2，从而通过连杆带动切割线圈1在马蹄形磁铁两极之间上下移动，使其切割磁感应线，实现发电的目的。

磁铁阵列3：利用蹄形磁铁磁性最强的部分在两极之间这个特性设计出了一款新型的磁铁阵，该磁铁由8-10块马蹄形磁铁组成，并将其N极固定在一起，从而使线圈切割更为密集的磁感线，产生更大的电流和电压。

Mathematic分析单个马蹄形磁铁和“墨鱼磁铁阵列”的磁通量区别。

通过图3、图4可以发现，用墨鱼形磁铁阵列叠加起来的磁铁可以近似的看成对单个磁铁的放大，而且这样的装置对线圈的面积并无硬性规定。运用电磁感应技术可以使得机械装置尽可能的变得简单，有大规模生产的可能。利用了海浪的永动性和海浪所蕴含的巨大能量。

本发明模型数据计算：

马蹄形磁铁之间的磁感应强度为：B＝0.1T；

环形排列的若干个马蹄形磁铁内可近似看成一个环形的稳定磁场；

由洋流引起浮子上下浮动，从而带动线圈切割磁感应线产生动生电压；

根据U＝N*B*L*v；

其中L＝2πR(R为线圈的半径)，

v为线圈切割磁感线的速度，N为线圈匝数；

近似把海洋波浪流动看成正弦曲线y＝A*sin(wt)；

A为最大浪高的一半，取中浪，则A＝1m，

W为单位时间海浪运动的距离与海浪波长的比值，海浪平均每分钟走过30个波形，故取w＝2π，同时v≈4A/(60/30)＝2m/s

当N＝1时，U＝1*2*3.14*0.05*4＝1.256(V)。

Mathematica数学建模分析：

五个负磁极：(110，70)(110，60)(110，50)(120，40)，(130，30)，五个正磁极(160，70)(160，60)(160，50)(150，40)(140，30)

可以看出该种磁铁布置方式可以实现最大的切割范围，根据楞次定律和法拉第电磁感应原理，这样的布置方法可以实现最大的电动势。

根据设想，该发动机可以实现1000瓦/台地发电功率。们采取比较法来体现改技术的优越性：

与传统的火力发电相比，本发明具有高效，清洁等特点。箱式浮体海浪发电技术对环境完全没有危害。暂且不说火力发电所产生的硫，砷等物质。但从二氧化碳上来看，据资料统计：燃烧一吨煤会产生266KG的CO2，而一个年发电量为200M千瓦时的火力发电厂会燃烧8000顿煤，相当于释放出2200顿的CO2(一千瓦时燃烧400克煤)。这样的发电方式实在是不符合国家提倡的可持续发展战略。而我们仅需2000台箱式浮体海浪发电机就可替代这样的发电厂。而且海浪发电机并不会占用陆地上的空间，也节省了土地资源。

与现有的海浪发电技术相比，该技术更加高效，详细计算数据请见表1。

表1几种常见海浪发电机对比

Claims

1.一种基于新型磁铁排列的箱式浮体海浪发电装置，其特征在于，包括磁铁阵列、切割线圈和浮球，所述的磁铁阵列固定在海底平台上，所述的切割线圈固定在浮球上，并位于磁铁阵列形成的磁场中；

2.根据权利要求1所述的一种基于新型磁铁排列的箱式浮体海浪发电装置，其特征在于，所述的磁铁阵列由多个马蹄形磁铁排列而成。

3.根据权利要求2所述的一种基于新型磁铁排列的箱式浮体海浪发电装置，其特征在于，所述的多个马蹄形磁铁的S极设在中间，N极设在四周。

4.根据权利要求3所述的一种基于新型磁铁排列的箱式浮体海浪发电装置，其特征在于，所述的浮球通过连杆与切割线圈连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于新型磁铁排列的箱式浮体海浪发电装置，其特征在于，所述的浮球设在磁铁阵列下部，所述的切割线圈套设在马蹄形磁铁的S极上，所述的连杆穿过磁铁阵列后，一端连接浮球，另一端连接切割线圈。