CN103807087B - 球摆圆弧式波浪能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球摆圆弧式波浪能发电装置，它包括球状壳体、左侧浮板、右侧浮板、固定架、摆杆、水平支撑轴、轴承、钢缆、圆弧发电机、重锤、海底重物等。所述的球状壳体通过钢缆与海底重物连接，左、右侧浮板分别对称焊接在球状壳体外壁上，圆弧发电机通过固定架固定在的球状壳体的内壁上，轴承固定套接在位于球状壳体的球心的水平支撑轴上，重锤通过摆杆与轴承连接。本发明结构简单，波浪能的中间传递与转化过程减到最少，具有较高的波浪能转化与传动效率。同时，波浪能传递与发电装置均置于密封的球状壳体内，球状壳体外部没有运动部件，因此不易被海水腐蚀，使用寿命长，便于安装运输、调试与维修。

Description

球摆圆弧式波浪能发电装置

技术领域

发明专利属于海洋清洁能源利用技术领域，尤其涉及一种球摆圆弧式波浪能发电装置。

背景技术

波浪能是一种海洋可再生能源，由于具有能量密度大、分布广泛、绿色无污染等特点，越来越受到世界各国的重视。目前，已存在一些收集波浪能的方法，例如振荡浮子式、鸭式、筏式、振荡水柱式、越浪式等。但上述波浪能的收集装置一般具有较多的运动部件暴露在海洋环境里，容易受到海水腐蚀，发电寿命短，运输及组装维护也较为困难。另外，波浪能的利用方式主要用于发电，但大部分波浪能发电装置在捕获波浪能后一般采用机械齿轮装置或者液压传动装置来传递和转换波浪能，其能量传递效率较低。因此，如何减少海水对波浪能发电装置的腐蚀、提高波浪能发电装置的能量转换利用效率是当前亟待解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能高效收集波浪能且不易被海水腐蚀的球摆圆弧式波浪能发电装置。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明是一种球摆圆弧式波浪能发电装置，它包括球状壳体、左侧浮板、右侧浮板、固定架、摆杆、水平支撑轴、轴承、钢缆、圆弧发电机、重锤、海底重物；所述的球状壳体漂浮于海面上，其下端与钢缆的上端连接，钢缆的下端连接到海底重物上；左侧浮板和右侧浮板分别对称焊接在球状壳体外壁的左、右两侧，固定架上端焊接于球状壳体的内壁上，固定架下端焊接于圆弧发电机的外壳上；水平支撑轴穿过球状壳体的球心位置，其前端和后端均固定焊接在球状壳体的内壁上，轴承固定套接在水平支撑轴上并处于球状壳体的球心位置处；摆杆的上端焊接在轴承上，摆杆的下端焊接在重锤上。

所述的圆弧发电机包括圆弧式滑体、多组定子线圈、左侧圆弧推杆、右侧圆弧推杆、多组阻尼弹簧、多组永磁体、电机壳体；所述的电机壳体包括上层壳体、下层壳体和结合板；所述的上层壳体和下层壳体横截面呈圆弧状，上层壳体位于下层壳体的上方且有一定的距离，在上层壳体和下层壳体之间形成圆弧式滑动舱，上层壳体的底面与下层壳体的底面皆与结合板连接；所述的多组定子线圈分别固定安装在圆弧发电机的上层壳体和下层壳体内，圆弧式滑体滑接在圆弧式滑动舱中并可沿着圆弧式滑动舱的弧度方向左右滑动，多组永磁体固定安装在圆弧式滑体内部，多组阻尼弹簧分别安装在结合板上且位于圆弧式滑动舱的两端口处，左侧圆弧推杆上端与圆弧式滑体的左侧焊接在一起，其下端与重锤左侧焊接在一起，右侧圆弧推杆上端与圆弧式滑体的右侧焊接在一起，其下端与重锤右侧焊接在一起。

所述的球状壳体为一个密闭的中空金属球。

采用上述方案后，本发明具有的优点是：

（1）本发明结构简单，利用摆杆与重锤的钟摆结构，可将波浪能捕获后，直接传递给圆弧发电机，转化为电能，波浪能的中间传递与转化过程减到最少，因此具有较高的波浪能转化与传动效率；

（2）本发明的波浪能传递与发电装置均置于密封的球状壳体内，球状壳体外部没有运动部件，因此不易被海水腐蚀，使用寿命长，便于安装运输、调试与维修。

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是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的圆弧发电机结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明是球摆圆弧式波浪能发电装置，它包括球状壳体1、左侧浮板2、右侧浮板3、固定架4、摆杆5、水平支撑轴6、轴承7、钢缆8、圆弧发电机9、重锤10、海底重物11。

所述的球状壳体1为一个密闭的中空金属球，它漂浮于海面上，其下端与钢缆8的上端连接，钢缆8的下端连接到海底重物11上，海底重物11为混凝土结构，沉于海底。左侧浮板2和右侧浮板3分别对称焊接在球状壳体1外壁的左、右两侧，固定架4安装于球状壳体1的内部，固定架4上端焊接于球状壳体1内壁，固定架4下端焊接于圆弧发电机9的壳体上，圆弧发电机9壳体位于球状壳体1内腔中部且通过固定架4与球状壳体1固定连接，使两者之间不发生相对运动。水平支撑轴6穿过球状壳体1的球心位置，其前端和后端均固定焊接在球状壳体1的内壁上，不与球状壳体1产生相对运动。轴承7内环固定套接在水平支撑轴6上并正好处于球状壳体1的球心位置处。摆杆5的上端焊接在轴承7的外环上，摆杆5的下端焊接在重锤10上，当球状壳体1在波浪作用下左右晃动时，重锤10可通过摆杆5带动轴承7相对于水平支撑轴6左右摆动。

如图2所示，所述的圆弧发电机9包括圆弧式滑体91、多组定子线圈92、左侧圆弧推杆93、右侧圆弧推杆94、多组阻尼弹簧95、多组永磁体96、电机壳体97。所述的电机壳体97包括上层壳体971、下层壳体972和结合板973；所述的上层壳体971和下层壳体972横截面呈圆弧状，上层壳体971位于下层壳体972的上方且有一定的距离，在上层壳体971和下层壳体972之间形成圆弧式滑动舱974，上层壳体971的底面与下层壳体972的底面皆与结合板973连接。所述的多组定子线圈92分别固定安装在圆弧发电机9的上层壳体971和下层壳体972内，圆弧式滑体91滑接在圆弧式滑动舱974中并可沿着圆弧式滑动舱974的弧度方向左右滑动，多组永磁体96均固定安装在圆弧式滑体91内部，随圆弧式滑体91一起沿圆弧方向运动。所述的多组阻尼弹簧95共有4组，分别安装在结合板973上且位于圆弧式滑动舱974的两端口处，当左侧圆弧推杆93和右侧圆弧推杆94所受外力很大时，能够缓冲圆弧式滑体91对圆弧发电机9壳体的冲击作用。左侧圆弧推杆93上端与圆弧式滑体91左侧焊接在一起，其下端与重锤10左侧焊接在一起。右侧圆弧推杆94上端与圆弧式滑体91右侧焊接在一起，其下端与重锤10右侧焊接在一起。

本发明的工作原理：

如图1所示，球状壳体1、左侧浮板2和右侧浮板3漂浮于海面上，当波浪从右至左或者从左至右传递时，在波浪力作用下，左侧浮板2和右侧浮板3带动球状壳体1左右晃动。由于圆弧发电机9通过固定架4固定安装在球状壳体1的内部壳体上，因此圆弧发电机9的壳体将随着球状壳体1左右晃动。而重锤10由于质量较大，在惯性作用下，重锤10不随着球状壳体1一起运动，即此时重锤10将相对于圆弧发电机9的壳体，以球状壳体1的球心位置为圆心，以摆杆5的长度为半径做圆弧式左、右摆动。

结合图2所示，当重锤10相对于圆弧发电机9向左摆动时，重锤10推动左侧圆弧推杆93向上运行，左侧圆弧推杆93又推动圆弧式滑体91沿着圆弧式滑动舱974向右滑动。而当重锤10相对于圆弧发电机9向右摆动时，重锤10推动右侧圆弧推杆94向上运行，右侧圆弧推杆94又推动圆弧式滑体91沿着圆弧式滑动舱974向左滑动。因此，在波浪力的作用下，波浪能转化为圆弧式滑体91沿着圆弧式滑动舱974左右滑动的动能。

如图2所示，多组永磁体96固定安装在圆弧式滑体91的内部，当圆弧式滑体91沿着圆弧式滑动舱974左右滑动时，使得圆弧式滑动舱974内部的磁场改变，变化的磁场切割多组定子线圈92，产生感应电动势，从而将圆弧式滑体91的动能转化为电能。阻尼弹簧95作用是当圆弧式滑体91滑动幅度太大时，防止圆弧式滑体91与圆弧式发电机9的壳体碰撞，延长装置的使用寿命，另一方面阻尼弹簧95不断被压缩和伸长的过程也是圆弧式滑体91动能和阻尼弹簧95的弹性势能相互转换的过程，能促进圆弧式滑体91在圆弧式滑动舱974内滑动。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，即依本发明专利范围及说明书内容所作的外形变化，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (2)

1.一种球摆圆弧式波浪能发电装置，其特征在于：它包括球状壳体、左侧浮板、右侧浮板、固定架、摆杆、水平支撑轴、轴承、钢缆、圆弧发电机、重锤、海底重物；所述的球状壳体漂浮于海面上，其下端与钢缆的上端连接，钢缆的下端连接到海底重物上；左侧浮板和右侧浮板分别对称焊接在球状壳体外壁的左、右两侧，固定架上端焊接于球状壳体的内壁上，固定架下端焊接于圆弧发电机的外壳上；水平支撑轴穿过球状壳体的球心位置，其前端和后端均固定焊接在球状壳体的内壁上，轴承固定套接在水平支撑轴上并处于球状壳体的球心位置处；摆杆的上端焊接在轴承上，摆杆的下端焊接在重锤上；所述的圆弧发电机包括圆弧式滑体、多组定子线圈、左侧圆弧推杆、右侧圆弧推杆、多组阻尼弹簧、多组永磁体、电机壳体；所述的电机壳体包括上层壳体、下层壳体和结合板；所述的上层壳体和下层壳体横截面呈圆弧状，上层壳体位于下层壳体的上方且有一定的距离，在上层壳体和下层壳体之间形成圆弧式滑动舱，上层壳体的底面与下层壳体的底面皆与结合板连接；所述的多组定子线圈分别固定安装在圆弧发电机的上层壳体和下层壳体内，圆弧式滑体滑接在圆弧式滑动舱中并可沿着圆弧式滑动舱的弧度方向左右滑动，多组永磁体固定安装在圆弧式滑体内部，多组阻尼弹簧分别安装在结合板上且位于圆弧式滑动舱的两端口处，左侧圆弧推杆上端与圆弧式滑体的左侧焊接在一起，其下端与重锤左侧焊接在一起，右侧圆弧推杆上端与圆弧式滑体的右侧焊接在一起，其下端与重锤右侧焊接在一起。

2.根据权利要求1所述的球摆圆弧式波浪能发电装置，其特征在于：所述的球状壳体为一个密闭的中空金属球。