CN102678429A - 一种漂浮灯塔式可调自振频率的波浪能直驱发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了漂浮灯塔式可调自振频率的波浪能直驱发电装置，龙门架下端的两根支撑点接在振荡浮子上，其龙门接柔性连接器的上端，柔性连接器下端接到连接轴上端，连接轴下端接到发电机动子上端；振荡浮子活动套在直筒管外围，在直筒管下端刚性接有水平阻尼筒，水平阻尼筒下方接有水平阻尼筒水管；直筒管内装有发电机定子和重力恢复锤，重力恢复锤与发电机动子连接；在振荡浮子底部装有振荡浮子水管；在振荡浮子和水平阻尼筒水管之间的直筒管外套有附加浮筒；由两块板十字交叉形成的纵向阻尼板接在水平阻尼筒底部，板面与水平阻尼筒底面垂直；锚链接在水平阻尼筒上；振荡浮子的上下限位置所对应的直筒管上，分别设装有缓冲器的上限位块及下限位块。

Description

一种漂浮灯塔式可调自振频率的波浪能直驱发电装置

技术领域

本发明属于海洋波浪能开发利用技术领域，涉及一种漂浮灯塔式可调自振频率的波浪能直驱发电装置。

背景技术

波浪能是一种储量丰富、分布广泛的可再生清洁能源，开发利用波浪能具有广阔的应用前景。

目前，国际上提出的波浪能量转换技术按俘获技术分类主要有点吸收式(浮子式)、鸭式、振荡水柱式、筏式、摆式和越浪式等，其中点吸收式(浮子式)技术近年来发展很快。该技术采用浮子俘获波浪能，通过与浮子连接的后续转换系统(比如气动机构、液压机构、直线发电机构等)将波浪能转换成叶轮机械能、液压能或电能等，最终能量一般通过发电机转换成电能。其特点是采用共振聚波方式提高转换效率，不受来波方向影响，理论研究一级转换效率可超过100％，实验研究也超过了90％。具有代表性的处于示范状态的装置有英国装机容量为2MW Archimedes Wave Swing波力装置、装机容量上MW的WaveBob波力装置，美国装机容量150kW的PowerBuoy波力装置，瑞典的10kW级直驱式波力装置等。Archimedes Wave Swing波力装置整个淹没在水下，由波浪压力变化驱动装置的运动部件，再通过液压机构或直线发电机把波浪能转换为电能；WaveBob波力装置漂浮在海面上，分为水面运动部件和水下稳定部件，采用液压机构把运动部件吸取的波浪能转换为电能，整个装置不受潮位影响；美国装机容量150kW的PowerBuoy漂浮也分为水面运动部件和水下稳定部件，采用液压机构把运动部件吸取的波浪能转换为电能，整个装置也呈漂浮态，不受潮位影响；瑞典的10kW级直驱式波力装置也是由两部分组成，一部分固定于海底，里面装有直线发电机，一部分漂浮于波面上吸收波浪能，两者通过柔性绳相连。显然点吸收技术同后续转换系统的不同组合可以形成不同的发电方式，目前处于示范状态的波浪发电系统有水下漂浮直线发电、水下漂浮液压发电、水面漂浮液压发电、水下固定直线发电形式，对于采用水面漂浮直线发电方式的示范系统未见相关文献报道。

发明内容

本发明的目的在于通过装置的可调吃水深度设计、恢复重力锤的使用和水下阻尼板的使用达到提高波浪能装置的能量转换效率和稳定装置的目的，同时通过缓冲块和限位绳对波能装置进行某种程度的保护。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种漂浮灯塔式可调自振频率的波浪能直驱发电装置，包括：龙门架、振荡浮子、柔性连接器，直筒管；

所述龙门架下端的两根支撑点连接在振荡浮子上，其龙门连接柔性连接器的上端，所述柔性连接器下端连接到连接轴上端，其可起到柔性连接的作用；

振荡浮子活动套在所述直筒管外围，在直筒管下端刚性连接有水平阻尼筒，水平阻尼筒下方连接有水平阻尼筒水管，其用于调节水平阻尼筒内密封舱内的水量；直筒管内装有发电机定子和重力恢复锤，重力恢复锤与发电机动子下端连接；

在振荡浮子底部安装有振荡浮子水管，振荡浮子水管用于调整振荡浮子密封舱内的水量，共八根，形成对称连接；

在振荡浮子和水平阻尼筒之间的直筒管外套有附加浮筒，用于调节直筒管和水平阻尼筒浮态；

还包括有十字形纵向阻尼板，由两块板十字交叉形成，其连接在水平阻尼筒底部，板面与水平阻尼筒底面呈垂直状态；

锚链，用于限制整个装置的运动范围，其连接在水平阻尼筒上；

振荡浮子的上下限位置所对应的直筒管上，分别设有上限位块和下限位块；用于限制振荡浮子的运动幅度；

上限位块和下限位块上分别安装有上缓冲器和下缓冲器；缓冲器由橡胶材料构成，共四对，起到缓冲作用；

还包括有多根龙门架支撑杆，其一端连接在龙门架上，另一端连接在振荡浮子上。

所述振荡浮子为吸收波能装置部件，内设有八个密封舱，通过气管和水管调整其吃水深度。达到调整固有频率的目的。

还包括有多根直筒管支撑杆，其一端连接在附加浮筒上，另一端连接在水平阻尼筒上。

所述直筒管上端连接有透气管。

在所述直筒管上安装有导轨，在振荡浮子设有滑轮，导轨与滑轮相匹配，引导振荡浮子沿预设的轨道运动。

所述重力恢复锤是一圆柱形的重块。其作用是使发电机的动子始终与振荡浮子的运动一致，并克服电磁力做功，使得重力恢复锤通过波浪能获得的势能转换为电能。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明把振荡浮子吸收到的波浪能量直接通过直线发电机转换成了电能，转换环节少，转换效率高，而且结构简单、生产成本低，可下潜避台风，不受潮位和来波方向影响，实用性高。

附图说明

图1为本发明装置结构主视图；

图2为本发明结构立体示意图；

图3为振荡浮子结构示意图；

图4为图3的A向视图；

图5为水平阻尼筒结构示意图；

图6为图5的A向视图；

图7为图5的B向视图；

图8为上缓冲器和上限位块相对位置结构示意图；

图9为下限位块和下缓冲器相对位置结构示意图；

附图标记说明：1-龙门架；2-柔性连接器；3-透气管；4-直筒管；5-龙门架支撑；6-振荡浮子；7-振荡浮子水管；71-连接板；8-附加浮筒；81-气管；811-气管孔；82-水管；821-连接板；9-直筒管支撑；10-水平阻尼筒；11-水平阻尼筒水管；12-十字形纵向阻尼板；13-锚链；14-重力恢复锤；15-下限位块；16-下缓冲器；17-导轨；18-发电机定子；19-滑轮；20-发电机动子；21-连接轴；22-上缓冲器；23-上限位块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

请参阅图1到图7所示，一种漂浮灯塔式可调自振频率的波浪能直驱发电装置，包括：龙门架1、振荡浮子6、柔性连接器2、直筒管4，龙门架1下端的两根支撑点连接在振荡浮子6上，其龙门连接柔性连接器2的上端，柔性连接器2下端连接到连接轴21上端，连接轴21下端连接到发电机动子20上端；振荡浮子6活动套在所述直筒管4外围，在直筒管4下端刚性连接有水平阻尼筒10，水平阻尼筒10下方连接有水平阻尼筒水管11；直筒管4内装有发电机定子18和重力恢复锤14，重力恢复锤14与发电机动子20下端连接；在振荡浮子6底部安装有振荡浮子水管7，振荡浮子水管7之间通过连接板71连接，在振荡浮子6和水平阻尼筒水管11之间的直筒管4外套有附加浮筒8；还包括有十字形纵向阻尼板12，由两块板十字交叉形成，其连接在水平阻尼筒10底部，板面与水平阻尼筒10底面呈垂直状态；锚链13，用于限制整个装置的运动范围，其连接在水平阻尼筒10上；振荡浮子6的上下限位置所对应的直筒管上，分别设有上限位块23和下限位块15；上限位块23和下限位块15上分别安装有上缓冲器22和下缓冲器16。

进一步的，还包括有多根龙门架支撑杆5，其一端连接在龙门架1上，另一端连接在振荡浮子6上。

进一步的，振荡浮子6为吸收波能装置部件，内设有八个密封舱，通过气管61和水管调整其吃水深度。

进一步的，还包括有多根直筒管支撑杆9，其一端连接在附加浮筒8上，另一端连接在水平阻尼筒10上。

进一步的，直筒管4上端连接有透气管3。

进一步的，在直筒管4上安装有导轨17，在振荡浮子6上设有滑轮19，导轨17与滑轮19相匹配，引导振荡浮子6沿预设的轨道运动。

进一步的，重力恢复锤14是一圆柱形的重块。

发电机定子，由线圈、铁心和封装材料构成，可抗海水腐蚀，由它输出电能；发电机动子，由支撑轴和磁钢构成；连接轴，磁轴的延长段，不装配磁钢。

水平阻尼筒10，水平阻尼筒为一扁平圆筒状，内部成辐射状均匀分布有8个密封舱，密封舱上部有八个气管81，以及对应的气管孔811，底部有八个水管82，八个水管82之间分别通过连接板821连接，通过气管和水管调节水平阻尼筒和直筒管的。

本发明的工作原理是(参考图1)：直线电机动子20上端通过连接轴21、柔性连接器2和龙门架1连接到振荡浮子6上，直线电机动子20下端连接到重力恢复锤14上。直线电机定子18安装固定在直筒管4内部。直筒管4上部安装的4根导轨17与振荡浮子4上安装的4对滑轮19形成滚动直线导轨副。直筒管4与水平阻尼筒10、十字形纵向阻尼板12刚性连接成一体，构成一个相对稳定不动的水下浮子，直筒管上套有附加浮筒8，十字形纵向阻尼板12和系泊系统13柔性连接。在波浪力的作用下，振荡浮子6带动直线电机动子20相对于安装在直筒管内的直线电机定子作往复运动，使得定子线圈切割动子的磁力线而发电。振荡浮子6和水平阻尼筒10装有气管和水管，用于调节整个装置的浮态，实现调节自振频率和下潜抗浪的功能。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (7)

1.一种漂浮灯塔式可调自振频率的波浪能直驱发电装置，其特征在于，包括：龙门架(1)、振荡浮子(6)、柔性连接器(2)、直筒管(4)；

所述龙门架(1)下端的两根支撑点连接在振荡浮子(6)上，其龙门连接柔性连接器(2)的上端，所述柔性连接器(2)下端连接到连接轴(21)上端，所述连接轴(21)下端连接到发电机动子(20)上端；

振荡浮子(6)活动套在所述直筒管(4)外围，在直筒管(4)下端刚性连接有水平阻尼筒(10)，水平阻尼筒(10)下方连接有水平阻尼筒水管(11)；直筒管(4)内装有发电机定子(18)和重力恢复锤(14)，重力恢复锤(14)与发电机动子(20)下端连接；

在振荡浮子(6)底部安装有振荡浮子水管(7)；

在振荡浮子(6)和水平阻尼筒水管(11)之间的直筒管(4)外套有附加浮筒(8)；

还包括有十字形纵向阻尼板(12)，由两块板十字交叉形成，其连接在水平阻尼筒(10)底部，板面与水平阻尼筒(10)底面呈垂直状态；

锚链(13)，用于限制整个装置的运动范围，其连接在水平阻尼筒(10)上；

振荡浮子(6)的上下限位置所对应的直筒管(4)上，分别设有上限位块(23)和下限位块(15)；

上限位块(23)和下限位块(15)上分别安装有上缓冲器(22)和下缓冲器(16)。

2.如权利要求1所述的漂浮灯塔式可调自振频率的波浪能直驱发电装置，其特征在于：还包括有多根龙门架支撑杆(5)，其一端连接在龙门架(1)上，另一端连接在振荡浮子(6)上。

3.如权利要求1所述的漂浮灯塔式可调自振频率的波浪能直驱发电装置，其特征在于：所述振荡浮子(6)为吸收波能装置部件，内设有八个密封舱，通过气管(61)和水管调整其吃水深度。

4.如权利要求1所述的漂浮灯塔式可调自振频率的波浪能直驱发电装置，其特征在于：还包括有多根直筒管支撑杆(9)，其一端连接在附加浮筒(8)上，另一端连接在水平阻尼筒(10)上。

5.如权利要求1所述的漂浮灯塔式可调自振频率的波浪能直驱发电装置，其特征在于：所述直筒管(4)上端连接有透气管(3)。

6.如权利要求1所述的漂浮灯塔式可调自振频率的波浪能直驱发电装置，其特征在于：在所述直筒管(4)上安装有导轨(17)，在振荡浮子(6)上设有滑轮(19)，导轨(17)与滑轮(19)相匹配，引导振荡浮子(6)沿预设的轨道运动。

7.如权利要求1所述的漂浮灯塔式可调自振频率的波浪能直驱发电装置，其特征在于：所述重力恢复锤(14)是一圆柱形的重块。

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