CN103266981B - 斜板转筒式波浪能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜板转筒式波浪能发电装置，它包括支撑架、发电装置、导流斜板。所述的发电装置安装在支撑架上部，在支撑架两侧的倾斜面上分别安装一块导流斜板。所述的发电装置由转筒、固定空心轴、轴承、密封圈、受力板、双边圆盘型直线发电机组成。本发明利用导流斜板使波浪能作用于转筒上半部分的受力板，受力板带动转筒发生往复旋转运动，进而带动布置在转筒内部的多个双边圆盘型直线发电机的永磁体与固定安装的定子绕组发生相对运动，从而定子绕组产生感应电动势输出电流。本发明装置的能量捕获效率和转换效率较高，整体性好，可靠性好，能够很好适应波浪的推力和冲击力。

Description

斜板转筒式波浪能发电装置

技术领域

本发明属于海洋可再生能源利用技术领域，特别是涉及一种斜板转筒式波浪能发电装置。

背景技术

波浪能是海洋能中品位最高、最易于直接利用、取之不竭的可再生清洁能源。海洋中的波浪能量巨大，波浪能发电技术是通过波浪能收集装置，将波浪能首先转换为机械能或液压能，再最终转换成电能。波浪能发电技术研究的重点目前集中于被公认为具有商品化价值的装置，例如振荡水柱式装置、聚波水库式装置、振荡浮子式装置等。振荡水柱式装置是通过水柱驱动气室内的空气，空气流过涡轮机驱动发电机发电，其优点是转换装置不与海水接触，可靠性较高，缺点是效率较低。聚波水库式装置是利用水道将波浪升至高水位水库形成水位差，利用水位差产生的势能驱动水轮发电机发电，其优点是可靠性和效率较高，缺点是对地形要求严格，建造困难。振荡浮子式装置是利用波浪的运动推动波浪能发电装置的活动部分（筏体、鸭体、摆等）产生往复运动，再驱动液压系统，最后驱动发电机发电。其中，筏体发电装置具有较好的整体性，抗波浪冲击能力强，但发电效率很低；鸭体发电装置具有较高的能量捕获效率，但结构复杂，装置可靠性差，极易损坏；摆式发电装置可以适应波浪大推力和低频的特性，转换效率较高，但可靠性较差，且易损坏。由上可知，振荡浮子式装置的总体转换效率较高，建造成本较低，是一种有发展前途的波浪能利用装置，该技术今后的研究方向是如何进一步提高装置的效率，同时，必须考虑如何有效地提高装置的可靠性，从而增强波能装置对于恶劣海洋环境的抵抗能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能量捕获效率和转换效率较高、整体性好、可靠性好、建造成本低的斜板转筒式波浪能发电装置。

本发明的目的是通过下述的技术方案加以实现的：

本发明是一种斜板转筒式波浪能发电装置，它由支撑架、发电装置、导流斜板组成；所述的发电装置安装在支撑架上部，在支撑架两侧的倾斜面上分别安装一块导流斜板；所述的发电装置由转筒、固定空心轴、轴承、密封圈、受力板、双边圆盘型直线发电机组成；所述的转筒为由轻质高强度材料制成的空心圆筒，转筒水平放置且其转筒的中心轴线上安装一根贯穿于圆筒两底面的空心轴，转筒两端分别向外延伸出一个环形支承面，该支承面通过轴承可旋转的套接在固定空心轴上，并且在支承面和固定空心轴的轴面之间设有密封圈；转筒的内部空间布置双边型圆盘式直线发电机；所述的受力板为多个长方形的轻质高强平板，每个受力板内端分别间隔、等距固定安装在转筒的外圆周表面上，每个受力板沿转筒圆截面的径向线设置，与转筒的中心轴线处在同一平面上。

所述的双边圆盘型直线发电机包括多个永磁体、多组定子绕组、连杆、导线、电缆、多块隔板；所述的隔板为圆环形的绝缘板，每个隔板分别间隔固定套接在固定空心轴上，并且隔板的外圆侧面与转筒的内侧表面留有一定的间隙；所述的永磁体为带中心孔的圆盘，其中心线与转筒的中心轴线为同一直线，永磁体的外圆侧面与转筒的内侧表面固定连接在一起，永磁体的中心孔让固定空心轴自由通过并且留有一定的间隙；所述的定子绕组由两个定子绕组构成，两个定子绕组分别对称布置在一个永磁体两侧且靠近永磁体边缘；每个定子绕组皆通过连杆与固定空心轴固定连接；每组定子绕组皆设有导线并由隔板隔开，所有的导线捆绑成一股电缆从固定空心轴的空腔引出。

所述的导流斜板为二块表面光滑的长方形平板并以一定的倾斜角度对称地固定安装在支撑架的两侧上；导流斜板的上端缘与发电装置的固定空心轴相互平行且处于同一水平面上，并且与发电装置水平处受力板的端缘保持一定的间距；导流斜板的下端缘位置低于发电装置处于最低位置受力板的端缘。

采用上述方案后，本发明具有的特点是：

（1）导流斜板的设置使入射波的能量只作用于转筒上半部分的受力板从而形成同向作用的合力，同时起到了“聚波增浪”的作用。当导流斜板处于适当的水深时，斜板上端缘附近水质点的流速和压力将达到最大值，受力板能够吸收到更多的能量，因此本发明装置的能量捕获效率较高。

（2）本发明利用受力板将所捕获的波浪能直接传递给双边圆盘型直线发电机，减少了波浪能中间传递与转化过程，因此本发明装置具有较高的转换效率。

（3）本发明将能量收集装置和发电设备紧密结合成一个装置，能量收集装置为不易损坏的圆筒体结构，发电设备则紧密布置在该圆筒体内部，因此整个装置整体性好，可靠性好，能够很好适应波浪的推力和冲击力。

（4）本发明装置结构设计简单，容易加工与安装，因此建造成本低，易于批量化生产，而且不受地形限制，适用范围广。

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是本发明的整体外观图。

图2是本发明的整体结构剖面图。

图3是本发明的剖面主视图。

图4是本发明动子部分的结构图。

图5是本发明静子部分的结构图。

图6是本发明导线的连接图。

具体实施方式

如图1所示，本发明是一种斜板转筒式波浪能发电装置，其特征在于：它由发电装置1、导流斜板2和支撑架3组成。

所述的发电装置1安装在支撑架3上部，在支撑架3两侧的倾斜面上分别安装一块导流斜板2。

如图2、图3所示，所述的发电装置1由转筒11、固定空心轴12、轴承13、密封圈14、受力板15、双边圆盘型直线发电机16组成。所述的转筒11为由轻质高强度材料制成的空心圆筒，转筒11水平放置在支撑架3上且其中心轴线上安装一根贯穿于圆筒两底面的空心轴12，转筒11两端分别向外延伸出一个环形支承面111，该支承面111通过轴承13可旋转的套接在固定空心轴12上，并且在支承面111和固定空心轴12的轴面之间设有密封圈14。转筒11的内部空间布置双边圆盘型直线发电机16。所述的受力板15为多个长方形的轻质高强平板，在本实施例中采用八个受力板，每个受力板15内端分别间隔、等距固定安装在转筒11的外圆周表面上，每个受力板15沿转筒11圆截面的径向线设置，与转筒11的中心轴线处在同一平面上。

如图3-图6所示，所述的双边圆盘型直线发电机16可由多个直线发电机16构成，在本实施例中采用四个直线发电机结构，故，双边圆盘型直线发电机16包括四个永磁体161、四组定子绕组162、连杆163、导线164、电缆165、三块隔板166。所述的隔板166为圆环形的绝缘板，每个隔板166分别间隔固定套接在固定空心轴12上，并且隔板166的外圆侧面与转筒11的内侧表面留有一定的间隙。所述的永磁体161为带中心孔的圆盘，其中心线与转筒11的中心轴线为同一直线，永磁体161的外圆侧面与转筒11的内侧表面固定连接在一起，永磁体161的中心孔让固定空心轴12自由通过并且留有一定的间隙。每组定子绕组162由两个定子绕组组成，即，定子绕组162由两个定子绕组1621、1622构成，两个定子绕组1621、1622分别对称布置在一个永磁体161两侧且靠近永磁体161边缘；每个定子绕组162皆通过连杆163与固定空心轴12固定连接。每组定子绕组162皆设有导线164（如图6所示），所有的导线164捆绑成一股电缆165从固定空心轴12的空腔引出。三块隔板166将四组定子绕组162隔开，形成四个直线发电机。

如图2所示，所述的导流斜板2为二个表面光滑的长方形平板并以一定的倾斜角度对称地固定安装在支撑架3两侧上。导流斜板2的上端缘21与发电装置1的固定空心轴12相互平行且处于同一水平面上，并且与发电装置1水平处受力板15的端缘151保持一定的间距。导流斜板2的下端缘22位置低于发电装置1处于最低位置受力板15的端缘152。

本发明的工作原理：

如图2所示，本发明装置通过固定空心轴12或支撑架3放置于两船体之间或固定平台上，并处于海中合适的水深和方位。当波浪传递至本发明装置一侧的导流斜板2上方时，波浪发生显著变形，波峰表面水体推进速度加快，最后变成破碎波冲击导流斜板2上端缘21的上方空间，导流斜板2上端缘21附近水质点的流速和压力达到最大值，水质点的动能作用在转筒11上半部分的受力板15上，受力板15在波浪冲击力作用下带动转筒11绕其中心轴线发生旋转运动，与转筒11内侧固定连接的双边圆盘型直线发电机16的永磁体161也随转筒11一起绕其中心线发生旋转运动，由此永磁体161与固定布置在其两侧边缘的定子绕组162发生相对运动，定子绕组162产生感应电动势，并通过与其连接的导线164输出电流。当波浪反向传递时，波浪能通过本发明装置另一侧的导流斜板2反方向作用于发电装置1的受力板15上，转筒11与直线发电机16的永磁体161发生反向旋转运动，基于相同的发电原理，定子绕组162与永磁体161发生相对运动产生感应电动势输出电流。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，并且设备和导线的布置可有多种方式，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 (3)

1.一种斜板转筒式波浪能发电装置，它由支撑架、发电装置、导流斜板组成；发电装置安装在支撑架上部，在支撑架两侧的倾斜面上分别安装一块导流斜板；其特征在于：所述的发电装置由转筒、固定空心轴、轴承、密封圈、受力板、双边圆盘型直线发电机组成；所述的转筒为由轻质高强度材料制成的空心圆筒，转筒水平放置且其转筒的中心轴线上安装一根贯穿于圆筒两底面的空心轴，转筒两端分别向外延伸出一个环形支承面，该支承面通过轴承可旋转的套接在固定空心轴上，并且在支承面和固定空心轴的轴面之间设有密封圈；转筒的内部空间布置双边圆盘型直线发电机；所述的受力板为多个长方形的轻质高强平板，每个受力板内端分别间隔、等距固定安装在转筒的外圆周表面上，每个受力板沿转筒圆截面的径向线设置，与转筒的中心轴线处在同一平面上。

2.根据权利要求1所述的斜板转筒式波浪能发电装置，其特征在于：所述的双边圆盘型直线发电机包括多个永磁体、多组定子绕组、连杆、导线、电缆、多块隔板；所述的隔板为圆环形的绝缘板，每个隔板分别间隔固定套接在固定空心轴上，并且隔板的外圆侧面与转筒的内侧表面留有一定的间隙；所述的永磁体为带中心孔的圆盘，其中心线与转筒的中心轴线为同一直线，永磁体的外圆侧面与转筒的内侧表面固定连接在一起，永磁体的中心孔让固定空心轴自由通过并且留有一定的间隙；所述的定子绕组由两个定子绕组构成，两个定子绕组分别对称布置在一个永磁体两侧且靠近永磁体边缘；每个定子绕组皆通过连杆与固定空心轴固定连接；每组定子绕组皆设有导线并由隔板隔开，所有的导线捆绑成一股电缆从固定空心轴的空腔引出。

3.根据权利要求1所述的斜板转筒式波浪能发电装置，其特征在于：所述的导流斜板为二块表面光滑的长方形平板并以一定的倾斜角度对称地固定安装在支撑架的两侧上；导流斜板的上端缘与发电装置的固定空心轴相互平行且处于同一水平面上，并且与发电装置水平处受力板的端缘保持一定的间距；导流斜板的下端缘位置低于发电装置处于最低位置受力板的端缘。