CN103967695A - 一种多级波浪能组合发电装置 - Google Patents

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Abstract

一种多级波浪能组合发电装置，它涉及一种基于磁流体通道的多级波浪能组合发电装置。本发明为了解决现有波浪能采集的效率低、被转换的二次能不稳定、对海域环境的适应性差、在利用波动能的同时，无法有效的将振动能量收集与利用的问题。本发明一种多级波浪能组合发电装置，其包括置于水室内的能量俘获机构、磁流体发电机构和液态金属发电机构，所述能量俘获机构包括摆板和转轮，摆板上端的外沿设有一转轴，摆板和转轮通过设于转轴上端的一对拨叉相连，拨叉上开有槽道，转轮为两个相对设置的圆板。本发明用于波浪能发电。

Description

一种多级波浪能组合发电装置
技术领域
本发明涉及一种多级波浪能组合发电装置，具体涉及一种基于磁流体通道的多级波浪能组合发电装置。
背景技术
波浪能装置千变万化，但通常具有两个部分：第一部分为采集系统，作用是俘获波浪能；第二部分为转换系统，即把俘获的波浪能转换为某种特定形式的机械能或电能。目前比较成功投入运营的摆式波力发电装置有PENDULUM系统，点头鸭系统，波浪摆系统等。
现有的波浪能发电系统存在的问题主要是波能密度相对较低，而我国的波浪能发电成本较高。从目前技术水平看，其发电成本要降到现在风能发电的水平困难相当大，如果仅仅从经济效益的角度，波浪发电目前还比较难推广。但是，从环境保护及可再生能源的角度，波浪发电势在必行。波浪能是可再生能源中最不稳定的能源，波浪不能定期生产，且具有能量强但速度慢和周期变化的特点。现有的有关波浪发电技术的不足在于，波浪能采集的效率低，被转换的二次能不稳定，以及对海域环境的适应性差。在摆板式波浪能发电系统中，如何在不增加成本的情况下，提高其发电效率是一个重要的课题。
同时，摆式波浪能利用装置只能利用海面波浪的波动能量，而其振动能量只能白白流失。如何在利用波动能的同时，有效的将振动能量收集与利用也成为一个关键性问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有波浪能采集的效率低、被转换的二次能不稳定、对海域环境的适应性差、在利用波动能的同时，无法有效的将振动能量收集与利用的问题，进而提供一种多级波浪能组合发电装置。
本发明的技术方案是：一种多级波浪能组合发电装置，包括置于水室内的能量俘获机构、磁流体发电机构和液态金属发电机构，所述能量俘获机构包括摆板和转轮，摆板上端的外沿设有一转轴，摆板和转轮通过设于转轴上端的一对拨叉相连，拨叉上开有槽道，转轮为两个相对设置的圆板，两圆板中间设有两个将其连在一起的短圆柱，转轮两圆板的外侧分别装有滚轮，滚轮通过穿过转轮的螺栓固定且卡在拨叉的槽道里，转轮通过一轴固定在基座延伸出的支撑轴杆上；
磁流体发电机构包括一U型管主体、沿U型管主体两端向上延伸的两磁流体通道、连轮杆、推杆、磁体一、电板和活塞；两磁流体通道的上端分别设有活塞，活塞与转轮之间依次通过连轮杆、推杆连接，连轮杆一端依靠转动副连接在两圆板间的短圆柱上，另一端依靠转动副连在推杆上；活塞在磁流体通道上端的活塞缸内往复运动，两对磁体一分别固定在U型管主体的侧壁外端，U型管主体的侧壁内部设有一对相对的电板，电板之间装有液态金属；
液态金属发电机构包括两支撑架、外壳、磁体二、存贮容器、发电通道、液态金属和电极，支撑架固定在水室底端，外壳为一密封管，与水室内壁连接，存贮容器、发电通道、磁体、电极设在外壳内部，发电通道穿过一对磁体二，液态金属和电极置于发电通道内。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
1本发明多级波浪能组合发电装置采用了具有良好吸波特性的结构，辅以液态金属磁流体通道的发电终端所提出的“基于液态金属磁流体通道多级波浪能组合发电装置”，其具有结构简约、效率高、功率输出稳定的功能。
2悬挂式的摆板带动转轮机械传动结构，从而推动液态金属流动，相较于传统的高速、低转矩的旋转发电机，本发明的结构更能符合低速、大作用力的波浪运动，对各种工况都有较好的兼容性。
3漂浮体摇摆式波浪能发电装置利用吸收波浪能之后自身姿态变化而导致液态金属势能改变，自发流动的特点进行发电，能量转化途径大大简化，效率得以提升。
4摆板式和摇摆式波浪能发电系统的结合，可提高发电效率，简化结构，节约成本，同时实现了海面波浪能的多级利用。
5水室和漂浮体的结合能够较好地解决悬挂式摆板在双向摆动时吸波效率下降的问题。
附图说明
图1是本发明多级波浪能组合发电装置的立体示意图；
图2a是本发明多级波浪能组合发电装置的正视图，图2b是本发明多级波浪能组合发电装置的侧视图；
图3a是本发明多级波浪能组合发电装置能量俘获机构的右视图，图3b是本发明多级波浪能组合发电装置能量俘获机构的正视图，图3c是本发明多级波浪能组合发电装置能量俘获机构的左视图，图3d是本发明多级波浪能组合发电装置推杆与摆板的俯视图；
图4是本发明多级波浪能组合发电装置的磁流体发电机构示意图；
图5是本发明多级波浪能组合发电装置的液态金属发电机构示意图。
各个组件标号如下：
水室1、摆板2、拨叉3、锥形板4、转轮5、滚轮6、转轴7、连轮杆8、推杆9、磁体一10、电板11、支撑架12、外壳13、磁体二14、活塞15、基座16、U型管主体17、磁流体通道18、发电通道19。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式包括置于水室1内的能量俘获机构、磁流体发电机构和液态金属发电机构，所述能量俘获机构包括摆板2和转轮5，摆板2上端的外沿设有一转轴7，摆板2和转轮5通过设于转轴7上端的一对拨叉3相连，拨叉3上开有槽道，转轮5为两个相对设置的圆板，两圆板中间设有两个将其连在一起的短圆柱，转轮5两圆板的外侧分别装有滚轮6，滚轮6通过穿过转轮5的螺栓固定且卡在拨叉3的槽道里，转轮5通过一轴固定在基座16延伸出的支撑轴杆上；
磁流体发电机构包括一U型管主体17、沿U型管主体17两端向上延伸的两磁流体通道18、连轮杆8、推杆9、磁体一10、电板11和活塞15；两磁流体通道18的上端分别设有活塞15，活塞15与转轮5之间依次通过连轮杆8、推杆9连接，连轮杆8一端依靠转动副连接在两圆板间的短圆柱上，另一端依靠转动副连在推杆9上；活塞15在磁流体通道18上端的活塞缸内往复运动，两对磁体一10分别固定在U型管主体17的侧壁外端，U型管主体17的侧壁内部设有一对相对的电板11，电板11之间装有液态金属；
液态金属发电机构包括两支撑架12、外壳13、磁体二14、存贮容器、发电通道19、液态金属和电极，支撑架12固定在水室1的侧壁处，外壳13为一密封管，与水室1内壁上的支撑架12相连接，存贮容器、发电通道19、磁体、电极设在外壳13内部，发电通道19穿过一对磁体二14，液态金属和电极置于发电通道19内。
当摆板2做往复摆动，摆板2带动上端拨叉3的运动，通过转轴7将拨叉3的往复摆动转换为磁流体通道推杆的往复直线运动，推杆的往复直线运动推动磁流体在磁流体通道18内往复运动，从而切割磁感线产生电流。磁流体通道18为直线式,由不导磁、不导电的材料制成，其横截面为矩形或方形。电板11为平板形，相对贴在与磁场方向平行的磁流体通道18的内壁上,收集MHD作用所产生的电流，磁体二14布置于壳体13的中间位置，可产生垂直于流动方向的磁场。
具体实施方式二：结合图3、图4说明本实施方式，摆板2主体为一锥形板4，摆板2上端的转轴7悬挂于基座16延伸出的支撑轴杆上。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的磁体一10和磁体二14为两极磁体，材质为永磁体、电磁体或超导磁体。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的外壳13两端各布置有一用于定位的钩环，磁体二14设于外壳13内部的中间位置。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的外壳13的一端设有一短轴，短轴两端分别卡在基座6的两支撑架12的槽道内且可上下运动。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。
工作原理如下：当波浪与摆板2作用时，其能量可以驱动摆板完成一定角度范围内的往复摆动，通过固接在摆板2上的连接杆8带动转轮5做不完全的转动，转轮5连接连接杆8、推杆9等，使活塞15做直线往复运动，推动液态金属通过磁场区域而进行切割磁感线发电。另一方面，波浪推动摆板2运动与水室1壁反射作用容易在水室中形成较为强烈的扰动，因此在此处设计添加具有较好随波特性，并能高效吸收扰动能量的漂浮体摇摆式磁流体发电设备，实现对于波浪能的二次吸收利用。
上述内容仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种多级波浪能组合发电装置，包括置于水室(1)内的能量俘获机构、磁流体发电机构和液态金属发电机构，其特征在于，所述能量俘获机构包括摆板(2)和转轮(5)，摆板(2)上端的外沿设有一转轴(7)，摆板(2)和转轮(5)通过设于转轴(7)上端的一对拨叉(3)相连，拨叉(3)上开有槽道，转轮(5)为两个相对设置的圆板，两圆板中间设有两个将其连在一起的短圆柱，转轮(5)两圆板的外侧分别装有滚轮(6)，滚轮(6)通过穿过转轮(5)的螺栓固定且卡在拨叉(3)的槽道里，转轮(5)通过一轴固定在基座(16)延伸出的支撑轴杆上；
磁流体发电机构包括一U型管主体(17)、沿U型管主体(17)两端向上延伸的两磁流体通道(18)、连轮杆(8)、推杆(9)、磁体一(10)、电板(11)和活塞(15)；两磁流体通道(18)的上端分别设有活塞(15)，活塞(15)与转轮(5)之间依次通过连轮杆(8)、推杆(9)连接，连轮杆(8)一端依靠转动副连接在两圆板间的短圆柱上，另一端依靠转动副连在推杆(9)上；活塞(15)在磁流体通道(18)上端的活塞缸内往复运动，两对磁体一(10)分别固定在U型管主体(17)的侧壁外端，U型管主体(17)的侧壁内部设有一对相对的电板(11)，电板(11)之间装有液态金属；
液态金属发电机构包括两支撑架(12)、外壳(13)、磁体二(14)、存贮容器、发电通道(19)、液态金属和电极，支撑架(12)固定在水室(1)底端，外壳(13)为一密封管，与水室(1)内壁连接，存贮容器、发电通道(19)、磁体、电极设在外壳(13)内部，发电通道(19)穿过一对磁体二(14)，液态金属和电极置于发电通道(19)内。
2.根据权利要求1所述的多级波浪能组合发电装置，其特征在于，摆板(2)主体为一锥形板(4)，摆板(2)上端的转轴(7)悬挂于基座(16)延伸出的支撑轴杆上。
3.根据权利要求2所述的多级波浪能组合发电装置，其特征在于，磁体一(10)和磁体二(14)为两极磁体，材质为永磁体、电磁体或超导磁体。
4.根据权利要求3所述的多级波浪能组合发电装置，其特征在于，外壳(13)两端各布置有一用于定位的钩环，磁体二(14)设于外壳(13)内部的中间位置。
5.根据权利要求4所述的多级波浪能组合发电装置，其特征在于，外壳(13)的一端设有一短轴，短轴两端分别卡在基座(6)的两支撑架(12)的槽道内且可上下运动。
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