CN103075293A

CN103075293A - 圆筒浮体式波浪能发电装置

Info

Publication number: CN103075293A
Application number: CN2013100122235A
Authority: CN
Inventors: 何宏舟; 曲泉铀
Original assignee: Jimei University
Current assignee: Jimei University
Priority date: 2013-01-14
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2033-01-14
Also published as: CN103075293B

Abstract

本发明公开了一种圆筒浮体式波浪能发电装置，它包括圆筒浮体、发电机舱、锚泊装置等三个部分。该装置属于一种漂浮式发电装置，圆筒浮体通过稳定弹簧和电机拉绳与发电机舱连接，发电机舱通过锚链与海底重物连接，整个装置可通过调节锚链的长度以适应不同的海域深度。当波浪作用于圆筒浮体时，圆筒浮体实现上下运动，使电机拉绳拉紧，拉紧的电机拉绳的分力和回位弹簧的水平力使滑体在滑动腔内实现往复运动，滑体的往复运动导致直线电机腔体发生磁场变化，使嵌于定子铁心槽中的线圈绕组产生了感应电动势。本发明装置具有结构简单，能全方位的收集波浪的势能和动能的优点。

Description

圆筒浮体式波浪能发电装置

技术领域

本发明属于海洋可再生能源利用技术领域，特别是涉及一种圆筒浮体式波浪能发电装置。

背景技术

海洋波浪能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，其利用方式主要是发电。当前大力开发波能发电技术对海岛居民用电和海上航标灯用电具有十分重要的意义。从国内外研究情况来看，波浪能发电装置主要有以下几种：（1）振荡水柱式波能发电站。如英国500kW、澳大利亚500kW和中国100kW的振荡水柱波力电站。该类发电装置的优点在于水下活动部件少，通过空气媒介传递能量，减少了波浪的破坏性，具有安全可靠、维护方便的优点；缺点在于施工困难，建造费用昂贵，二级转换装置的效率较低。（2）截止式波能发电装置。如英国爱丁堡大学提出的鸭式波能装置和日本室兰工业大学提出的20kW摆式波能电站。其优点是建造成本低，结构简单，能量转换效率高；缺点是抗波浪能力差，装置的可靠性较差，较易损坏且维护较为困难。（3）收缩波道式波能发电装置。如挪威于1986年建造的聚波水库式波能电站。其优点是水中活动部件少，可靠性较高，维护费用较低；缺点是对地形要求严格，不易推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、适用于深海、可全方位吸收波浪能的圆筒浮体式波浪能发电装置。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明是一种圆筒浮体式波浪能发电装置，它包括圆筒浮体、发电机舱、锚链装置；所述的发电机舱安装在圆筒浮体的中部；发电机舱的底部与锚链装置连接；所述的发电机舱包括机舱外壳、矩形筒、蓄电池、圆环钢架、多只稳定弹簧、多条电机拉绳、多台直线发电机；所述多台直线发电机均匀安装在机舱外壳内部，矩形筒固定于机舱外壳内壁的中部，蓄电池安装在矩形筒内，圆环钢架焊接于机舱外壳外壁的上端，机舱外壳通过稳定弹簧和电机拉绳与圆筒浮体连接。

所述的直线发电机包括电机壳体、滑动管、限位弹簧、滑体、回位弹簧、定子线圈、永磁体、绝缘体；所述的电机壳体两端分别与发电机舱的机舱外壳和矩形筒壁焊接；所述的滑动管套置在电机壳体中央，在电机壳体与滑动管之间形成一个环形空间，定子线圈设置在电机壳体与滑动管之间的环形空间内，在定子线圈内设有绝缘体；所述的永磁体固定在滑体上，滑体活动的套置在滑动管内，滑体的内端通过回位弹簧与矩形筒壁连接，滑体的外端设有一电机推杆，该电机推杆通过可伸缩密封管固定在机舱外壳上；所述的回位弹簧为一个拉伸弹簧，其两端分别固定在滑体和矩形筒壁上；所述的限位弹簧安装于滑动管腔外端的两侧。

在发电机舱的顶部设有密封门，以方便蓄电池的存取。

所述的发电机舱包括四个可伸缩密封管、四只稳定弹簧、四条电机拉绳、四台直线发电机；所述四台直线发电机通过焊接均匀地安装固定于机舱外壳内壁的四个方位，四台直线发电机处于机舱外壳内部的上端，以避免其与海水接触；所述四个可伸缩密封管均匀地安装固定于机舱外壳外壁的四个方位，两端分别与机舱外壳的外壁和直线发电机的电机推杆通过螺栓连接；所述四个稳定弹簧均匀地安装固定于机舱外壳外壁下端的四个方位，并与圆筒浮体的外壁通过圆环形吊钩相连接。

所述锚链装置包括四条锚链和四个海底重物；所述四条锚链的一端分别均匀地安装固定于发电机舱底端的四个方位，另一端分别与四个海底重物连接。

所述的圆环钢架由两个圆环钢筋焊接而成，在圆环钢架的四个方位均匀的焊接有导向装置；所述的导向装置由上、下相对设置的上滑轮和下滑轮构成。

采用上述方案后，由于本发明属于一种漂浮式发电装置，圆筒浮体通过稳定弹簧和电机拉绳与发电机舱连接，发电机舱通过锚链与海底重物连接，整个装置可通过调节锚链的长度以适应不同的海域深度。当波浪作用于圆筒浮体时，圆筒浮体实现上下运动，使电机拉绳拉紧，拉紧的电机拉绳的分力和回位弹簧的水平力使滑体在滑动管内实现往复运动，滑体的往复运动导致直线电机腔体发生磁场变化，使嵌于定子铁心槽中的线圈绕组产生了感应电动势。本发明装置具有结构简单，不受波浪传递方向的影响，能全方位的收集波浪的势能和动能的优点。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1 本发明的俯视图；

图2 本发明的轴测图；

图3 本发明密封门与发电机舱的连接轴测图；

图4 本发明发电机舱的内部结构示意图；

图5 本发明导向装置的示意图；

图6本发明滑轮的轴测图；

图7 本发明圆环吊钩的轴测图；

图8 本发明矩形筒的轴测图。

具体实施方式

如图1所示，本发明是一种圆筒浮体式波浪能发电装置，它包括圆筒浮体1、发电机舱2、锚链装置3。

所述的发电机舱2安装在圆筒浮体1的中部；发电机舱2的底部与锚链装置3连接。

所述的发电机舱2包括机舱外壳21、矩形筒22、蓄电池23、四个可伸缩密封管25、四台直线发电机28（如图4所示）、圆环钢架24、四只稳定弹簧26、四条电机拉绳27。所述四台直线发电机28通过焊接均匀地安装固定于机舱外壳21内壁的四个方位，直线发电机28处于机舱外壳21内部的上端，以避免其与海水接触；所述四个可伸缩密封管25均匀地安装固定于机舱外壳21外壁的四个方位，两端分别与机舱外壳21的外壁和直线发电机28的电机推杆使用螺栓连接，可伸缩密封管25与直线发电机28的电机推杆的连接部分分别垫有密封圈，以保证可伸缩密封管的密封性。可伸缩密封管25可随直线电机28推杆的往复运动实现伸缩。所述的矩形筒22固定于机舱外壳内壁的21中部，蓄电池23安装在矩形筒22内，在发电机舱2的顶部设有密封门29，以方便蓄电池23的存取。矩形筒22的四壁开有圆洞221（如图8所示），作为直线电机28与蓄电池23连接通道。所述的圆环钢架24焊接于机舱外壳21外壁的上端，机舱外壳21通过稳定弹簧26和电机拉绳27与圆筒浮体1连接。所述四个稳定弹簧26均匀地安装固定于机舱外壳21外壁下端的四个方位，并与圆筒浮体1的外壁通过圆环吊钩4（如图7所示）相连接。

如图3、图1所示，所述的圆环钢架24由两个圆环钢筋241、242焊接而成。在圆环钢架24的四个方位均匀的焊接有导向装置243，连接圆筒浮体1与发电机舱2的电机拉绳27穿过导向装置243（如图5所示），对电机拉绳27起导引作用。所述的导向装置243由上、下相对设置的上滑轮2431和下滑轮2432构成，以减小电机拉绳27与导向装置243间的摩擦（如图5和图6所示）。

如图4、图1所示，所述的直线发电机28包括电机壳体281、滑动管282、限位弹簧283、滑体284、回位弹簧285、定子线圈286、永磁体287、绝缘体288、电机推杆289。所述的电机壳体281两端分别与发电机舱2的机舱外壳21和矩形筒22壁焊接，所述的滑动管282套置在电机壳体281中央，在电机壳体281与滑动管282之间形成一个环形空间，定子线圈286设置在电机壳体281与滑动管282之间的环形空间内，在定子线圈286内设有绝缘体288；所述的永磁体287固定在滑体284上，滑体284活动的套置在滑动管282内，滑体284的内端通过回位弹簧与矩形筒22连接，滑体284的外端设有一电机推杆289，该电机推杆289通过可伸缩密封管25固定在机舱外壳21内壁上。所述的限位弹簧283共有四组，分别安装于滑动管282腔外端的两侧；当电机推杆289所受外力很大时，限位弹簧283能够缓冲滑体284对发电机舱2机舱外壳21的冲击。所述的回位弹簧285为一个拉伸弹簧，其两端分别固定在滑体284和矩形筒22壁上。

如图2所示，所述锚链装置3包括四条锚链31和四个海底重物32。所述四条锚链31的一端分别均匀地安装固定于发电机舱2机舱外壳21底端的四个方位，另一端分别与四个海底重物32连接。

本发明装置的工作原理：

如图2和图4所示，以左侧直线电机28为例说明该装置的工作原理。当波浪从任何方向传递时，其波浪波峰会带动圆筒浮体1向上运动，波浪波谷会使圆筒浮体1向下运动，即使圆筒浮体1产生势能。圆筒浮体1的向上或向下运动会将电机拉绳27拉紧，拉紧的电机拉绳27会产生一个向外的分力，该分力使电机推杆289向外运动。电机推杆289的向外运动拉动滑体284向外运动，当滑体284向外运动到接近机舱外壳21时，限位弹簧283发生作用，缓冲了滑体284与发电机舱2机舱外壳21的碰撞，不仅延长了装置的使用寿命，而且使滑体284产生一个向右的运动力。当波峰和波谷没有完全作用于圆筒浮体1时，回位弹簧285发生作用，使滑体284实现向右运动，回位弹簧285不断被压缩和被拉伸的过程是滑体284动能和弹簧弹性势能相互转换的过程，实现了滑体284在滑动管282腔内的往复运动。滑体284固定安装在电机推杆289上，其上下端固定装有永磁体287，按S、N极相间排列，每个永磁体287本身的磁极通过定子线圈286构成磁回路。滑体284的来回往复移动导致腔体发生磁场变化，使嵌于定子铁心槽中的线圈绕组产生感应电动势，其电能通过电线储存于蓄电池23中。蓄电池23具有过充过载保护功能，以防过充和波浪过大时损坏蓄电池；当蓄电池23充满时，可通过发电机舱2机舱外壳21顶部的密封门29进行存取（如图3所示）。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，所述圆筒浮体和发电机舱的形状可根据实际情况进行改造，所述直线发电机的数目、锚链的数目和稳定弹簧的数目可根据结构的构造和波况进行适当的增加和减少，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims

1.一种圆筒浮体式波浪能发电装置，其特征在于：它包括圆筒浮体、发电机舱、锚链装置；所述的发电机舱安装在圆筒浮体的中部；发电机舱的底部与锚链装置连接；所述的发电机舱包括机舱外壳、矩形筒、蓄电池、圆环钢架、多只稳定弹簧、多条电机拉绳、多台直线发电机；所述多台直线发电机均匀安装在机舱外壳内部，矩形筒固定于机舱外壳内壁的中部，蓄电池安装在矩形筒内，圆环钢架焊接于机舱外壳外壁的上端，机舱外壳通过稳定弹簧和电机拉绳与圆筒浮体连接。

2.根据权利要求1所述的圆筒浮体式波浪能发电装置，其特征在于：所述的直线发电机包括电机壳体、滑动管、限位弹簧、滑体、回位弹簧、定子线圈、永磁体、绝缘体；所述的电机壳体两端分别与发电机舱的机舱外壳和矩形筒壁焊接；所述的滑动管套置在电机壳体中央，在电机壳体与滑动管之间形成一个环形空间，定子线圈设置在电机壳体与滑动管之间的环形空间内，在定子线圈内设有绝缘体；所述的永磁体固定在滑体上，滑体活动的套置在滑动管内，滑体的内端通过回位弹簧与矩形筒连接，滑体的外端设有一电机推杆，该电机推杆通过可伸缩密封管固定在机舱外壳内壁上；所述的回位弹簧为一个拉伸弹簧，其两端分别固定在滑体和矩形筒壁上；所述的限位弹簧安装于滑动管腔外端的两侧。

3.根据权利要求1所述的圆筒浮体式波浪能发电装置，其特征在于：在发电机舱的顶部设有密封门，以方便蓄电池的存取。

4.根据权利要求1所述的圆筒浮体式波浪能发电装置，其特征在于：所述的发电机舱包括四个可伸缩密封管、四只稳定弹簧、四条电机拉绳、四台直线发电机；所述四台直线发电机通过焊接均匀地安装固定于机舱外壳内壁的四个方位，四台直线发电机处于机舱外壳内部的上端，以避免其与海水接触；所述四个可伸缩密封管均匀地安装固定于机舱外壳外壁的四个方位，两端分别与机舱外壳的外壁和直线发电机的电机推杆通过螺栓连接；所述四个稳定弹簧均匀地安装固定于机舱外壳外壁下端的四个方位，并与圆筒浮体的外壁通过圆环形吊钩相连接。

5.根据权利要求1所述的圆筒浮体式波浪能发电装置，其特征在于：所述锚链装置包括四条锚链和四个海底重物；所述四条锚链的一端分别均匀地安装固定于发电机舱底端的四个方位，另一端分别与四个海底重物连接。

6.根据权利要求1所述的圆筒浮体式波浪能发电装置，其特征在于：所述的圆环钢架由两个圆环钢筋焊接而成，在圆环钢架的四个方位均匀的焊接有导向装置；所述的导向装置由上、下相对设置的上滑轮和下滑轮构成。