CN103174579B - 摆动式水面发电装置 - Google Patents

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Abstract

摆动式水面发电装置，涉及波浪发电技术领域，本装置壳体内部安装有摆动式发电机，摆动式发电机主要由定子机构和转子机构组成，定子机构包括磁框和若干个定子线圈，磁框具有若干个凸出的极齿，定子线圈绕在相应的极齿上，转子机构包括中心轴承、摆轴和转子绕组，中心轴承固定在壳体上，摆轴通过中部的轴承孔连接在中心轴承上，摆轴上下两端分别固定有转子绕组；壳体内的底部设置配重体，壳体内的顶部设置气囊，壳体中部两侧分别对称设置一个平衡臂。本发明下重上轻的装置内部结构，既可以在波浪中保持稳定性，又可以借助波浪的冲击力，带动摆动式发电机的运转发电，具有结构合理、设计巧妙，水面上有效工作时间长，制造成本较低的优点。

Description

摆动式水面发电装置
技术领域
本发明涉及波浪发电技术领域，具体涉及一种摆动式水面发电装置。
背景技术
目前我们使用的能源大多是太阳能长期积累的化石能源，是不可再生能源，地球上化石能源分布不均，储量有限，而且化石能源在利用的过程中，会产生造成环境污染的温室气体，极大影响了人类的生活质量和健康。
地球上还存在一些可再生能源，例如风能、水能、地热能和潮汐能，其中波浪能是最清洁的可再生资源，它的开发利用，将大大缓解由于矿物能源逐渐枯竭的危机，改善由于燃烧矿物能源对环境造成的破坏，波浪能是大自然各种能量综合反映，包括太阳和月亮的引力对地球的作用、地球自转的作用、地球各地受太阳辐照的偏差引起的暖流以及风的作用。利用波浪能，是当今世界能源研究的方向，特别是在能源关系到国家安全，地球矿物能源逐渐枯竭及环境状况日益恶化的形势下，如何有效利用资源丰富、可再生的波浪能显得十分重要。
虽然波浪能开发潜力巨大，但是波浪能是一种密度低、不稳定、无污染、可再生、储量大、分布广、利用难的能源，影响利用波浪能的因素主要为：能否充分吸收波浪能；如何提高能源转化率；发电装置的有效工作时间；建造和运行成本。目前的水面发电装置有效工作时间短、能量转换效率低、制造成本高，造成波浪能的利用还不能投入商业运营。
发明内容
本发明针对现有技术存在的缺陷，提供了一种利用波浪能的摆动式水面发电装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种摆动式水面发电装置，壳体为纺锤形，壳体内部中间固定连接一个中心轴承，壳体内部安装有发电机，发电机为摆动式发电机，摆动式发电机主要由定子机构和转子机构组成，定子机构包括磁框和若干个定子线圈，磁框具有若干个凸出的极齿，定子线圈绕在相应的极齿上，定子线圈的外圆柱面与磁框内表面相连，转子机构包括摆轴和转子绕组，摆轴通过中部的轴承孔连接在中心轴承上，摆轴可在中心轴承圆周方向上摆动，摆轴上下两端分别固定有转子绕组，转子绕组的外圆周面向定子机构的内圆周；壳体内的底部设置配重体，壳体内的顶部设置气囊，壳体中部两侧分别对称设置一个平衡臂。
上述转子机构的转子绕组可为磁铁或磁极线圈。
上述摆轴下端转子绕组的重量为摆轴上端转子绕组重量的两倍以上。
上述配重体上部设置分隔架。
上述平衡臂内部设置若干缓冲圈，两个平衡臂外部连接一个固定环。
上述壳体底部通过连接索与水底固定块相连；或者固定环通过连接索与浮球相连，浮球再通过连接索与水底固定块相连。
上述壳体上部两侧分别对称设置一个风力助摆叶，风力助摆叶通过弹簧与壳体相连。
上述壳体顶部设置风力发电机。
上述壳体内部中心轴承上轴向连接两个以上的摆动式发电机。
本发明装置的工作原理是壳体内的底部设置配重体，壳体内的上部设置气囊，装置的重心非常低，形成下重上轻的类似不倒翁效果的结构，将本发明装置放置于水面上，随着波浪的冲击，装置会随波浪摆动，设置于壳体内部的摆动式发电机会随之摆动，摆轴通过轴承孔在中心轴承圆周方向上摆动，从而带动转子绕组在定子机构的圆周内旋转，做切割磁力线运动，定子机构的定子线圈被磁场磁力线切割产生感应电动势，通过接线端子接至发电机的回路中，产生电流。
本发明的有益效果是通过下重上轻的装置内部结构，使本装置在水面上具有类似不倒翁效果，从而既可以在波浪中保持稳定性，又可以借助波浪的冲击力，带动摆动式发电机的运转发电，具有结构合理、设计巧妙，水面上有效工作时间长，制造成本较低的优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是本发明装置摆动式发电机的结构示意图；
图3是本发明装置摆动式发电机的工作原理图；
图4是例1中本发明装置的外形示意图；
图5是例2中本发明装置的外形示意图；
图6是例3中本发明装置的外形示意图。
图中1壳体、2摆动式发电机、3配重体、4气囊、5分隔架、6平衡臂、7风力发电机、8水底固定块、9浮球、10连接索、11风力助摆叶、12弹簧、21磁框、22定子线圈、23极齿、24中心轴承、25摆轴、26转子绕组、27接线端子、28轴承孔、61缓冲圈、62固定环。
具体实施方式
例1
如图1、图2、图3和图4所示，一种摆动式水面发电装置，壳体1为纺锤形，壳体1内部中间固定连接一个中心轴承24，壳体1内部安装有两个发电机，两个发电机轴向连接在中心轴承上，发电机为摆动式发电机，摆动式发电机2主要由定子机构和转子机构组成，定子机构包括磁框21和若干个定子线圈22，磁框21具有若干个凸出的极齿23，定子线圈22绕在相应的极齿23上，定子线圈22的外圆柱面与磁框21内表面相接触，转子机构包括摆轴25和转子绕组26，摆轴25通过中部的轴承孔28连接在中心轴承24上，摆轴25可在中心轴承24圆周方向上摆动，摆轴25上下两端分别固定有转子绕组26，转子绕组26为磁极线圈，摆轴25下端转子绕组26的重量为摆轴25上端转子绕组26重量的两倍以上，转子绕组26的外圆周面向定子机构的内圆周；壳体1内的底部设置配重体3，配重体3上部设置分隔架5，壳体1内的顶部设置气囊4，壳体1中部两侧分别对称设置一个平衡臂6，平衡臂6内部设置若干缓冲圈61，两个平衡臂6外部连接一个固定环62，固定环62通过连接索10与浮球9相连，浮球9再通过连接索10与水底固定块8相连，壳体1上部两侧分别对称设置一个风力助摆叶11，风力助摆叶11通过弹簧12与壳体1相连。
壳体1内的底部设置的配重体3，壳体1内的上部设置的气囊4，使装置的重心非常低，形成下重上轻的类似不倒翁效果的结构，将本发明装置放置于水面上，随着波浪的冲击，装置会随波浪摆动，设置于壳体1内部的摆动式发电机2会随之摆动，摆轴25通过轴承孔28在中心轴承24圆周方向上摆动，从而带动转子绕组26在定子机构的圆周内旋转，做切割磁力线运动，定子机构的定子线圈22被磁场磁力线切割产生感应电动势，通过接线端子27接至发电机的回路中，从而产生电流。
例2
如图1、图2、图5所示，一种摆动式水面发电装置，壳体1为纺锤形，壳体1内部中间固定连接一个中心轴承24，壳体1内部安装有发电机，发电机为摆动式发电机，摆动式发电机2主要由定子机构和转子机构组成，定子机构包括磁框21和若干个定子线圈22，磁框21具有若干个凸出的极齿23，定子线圈22绕在相应的极齿23上，定子线圈22的外圆柱面与磁框21内表面相接触，转子机构包括摆轴25和转子绕组26，摆轴25通过中部的轴承孔28连接在中心轴承24上，摆轴25可在中心轴承24圆周方向上摆动，摆轴25上下两端分别固定有转子绕组26，转子绕组26为磁铁，摆轴25下端转子绕组26的重量为摆轴25上端转子绕组26重量的两倍以上，转子绕组26的外圆周面向定子机构的内圆周；壳体1内的底部设置配重体3，配重体3上部设置分隔架5，壳体1内的顶部设置气囊4，壳体1中部两侧分别对称设置一个平衡臂6，平衡臂6内部设置若干缓冲圈61，壳体1底部通过连接索10与水底固定块8相连。
例3
如图1、图2和图6所示，一种摆动式水面发电装置，壳体1为纺锤形，壳体1内部中间固定连接一个中心轴承24，壳体1内部安装有发电机，发电机为摆动式发电机，摆动式发电机2主要由定子机构和转子机构组成，定子机构包括磁框21和若干个定子线圈22，磁框21具有若干个凸出的极齿23，定子线圈22绕在相应的极齿23上，定子线圈22的外圆柱面与磁框21内表面相接触，转子机构包括摆轴25和转子绕组26，摆轴25通过中部的轴承孔28连接在中心轴承24上，摆轴25可在中心轴承24圆周方向上摆动，摆轴25上下两端分别固定有转子绕组26，转子绕组26为磁极线圈，摆轴25下端转子绕组26的重量为摆轴25上端转子绕组26重量的两倍以上，转子绕组26的外圆周面向定子机构的内圆周；壳体1内的底部设置配重体3，配重体3上部设置分隔架5，壳体1内的顶部设置气囊4，壳体1中部两侧分别对称设置一个平衡臂6，平衡臂6内部设置若干缓冲圈61，两个平衡臂6外部连接一个固定环62，固定环62通过连接索10与浮球9相连，浮球9再通过连接索10与水底固定块8相连。壳体1顶部设置风力发电机7。

Claims (9)

1.一种摆动式水面发电装置，其特征在于壳体为纺锤形，壳体内部中间固定连接一个中心轴承，壳体内部安装有发电机，发电机为摆动式发电机，摆动式发电机主要由定子机构和转子机构组成，定子机构包括磁框和若干个定子线圈，磁框具有若干个凸出的极齿，定子线圈绕在相应的极齿上，定子线圈的外圆柱面与磁框内表面相连，转子机构包括摆轴和转子绕组，摆轴通过中部的轴承孔连接在中心轴承上，摆轴可在中心轴承圆周方向上摆动，摆轴上下两端分别固定有转子绕组，转子绕组的外圆周面向定子机构的内圆周；壳体内的底部设置配重体，壳体内的顶部设置气囊，壳体中部两侧分别对称设置一个平衡臂。
2.根据权利要求1所述的摆动式水面发电装置，其特征在于转子机构的转子绕组为磁铁或磁极线圈。
3.根据权利要求1所述的摆动式水面发电装置，其特征在于摆轴下端转子绕组的重量为摆轴上端转子绕组重量的两倍以上。
4.根据权利要求1所述的摆动式水面发电装置，其特征在于配重体上部设置分隔架。
5.根据权利要求1所述的摆动式水面发电装置，其特征在于平衡臂内部设置若干缓冲圈，两个平衡臂外部连接一个固定环。
6.根据权利要求5所述的摆动式水面发电装置，其特征在于壳体底部通过连接索与水底固定块相连；或者固定环通过连接索与浮球相连，浮球再通过连接索与水底固定块相连。
7.根据权利要求1所述的摆动式水面发电装置，其特征在于壳体上部两侧分别对称设置一个风力助摆叶，风力助摆叶通过弹簧与壳体相连。
8.根据权利要求1所述的摆动式水面发电装置，其特征在于壳体顶部设置风力发电机。
9.根据权利要求1所述的摆动式水面发电装置，其特征在于壳体内部中心轴承上轴向连接两个以上的摆动式发电机。
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