CN104265554A - 一种浮子式直驱波浪能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于新型可再生能源技术和海洋装备领域，特别涉及一种浮子式直驱波浪能装置。它包括发电舱、浮子、立柱、连杆、转轴和电磁发电装置。其特征是：装置整体通过立柱安放在海底基础上；立柱上方安装发电舱，发电舱内安装电磁发电装置；发电舱内的电磁发电装置通过外部连杆和浮子连接，外部连杆可以围绕固定在发电舱内部的转轴转动；内部连杆一端与外部连杆铰接连接，另一端与电磁发电装置中的电磁铁铰接连接。本发明设计适用于波浪能资源较为丰富的近海区域，采用多个浮子的浮子式液压波浪能装置的设计，能够适应各个方向的来波；形式简单，效率稳定，安全性高，便于制造和安装。

Description

一种浮子式直驱波浪能装置
技术领域
本发明属于新型可再生能源技术和海洋装备领域，特别是一种浮子式直驱波浪能装置。
背景技术
随着世界经济的发展、人口的增加、社会生活水平的不断提高，各国对能源的需求迅速增长。近年，受化石能源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等的驱动，作为主要可再生能源之一的海洋能事业取得很大发展，海洋能应用技术日趋成熟，为人类在21世纪充分利用海洋能展示了美好前景。
目前，世界上主要的波浪能装置可根据其位置分布划分为三类：离岸式(离岸超过2.5Km)、近岸式和岸基式。其中，近岸式波浪能装置由于易于安装和维护、建设成本低等特点受到了广泛的研究。同时，其所处区域波浪能密度相对较高，又不容易受到台风等恶劣天气的影响。近些年来，这类波浪能装置得到了较大的发展。然而，考虑到海水的特殊物理化学性质以及波浪的随机性和其极端天气下巨大的破坏力，对于安装在海中的波浪能发电装置，工程师们不得不重点考虑装置的稳定性和安全性。在保证波浪能转换装置能适应不同的天气状况的同时，需要考察设计在极端天气条件下的生存策略和生存能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服上述现有波浪能技术的稳定性低、安全性差等不足，提供一种浮子式直驱波浪能装置，它能利用海面水位随波浪传递产生的变化，高效地将波浪能转化为电能，适用于近海区域，为海上航标灯、观测站等离岸设施提供电力，也易于直接发电联网，同时具有较高的可靠性，易于制造和安装。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种浮子式直驱波浪能装置，包括发电舱、浮子、立柱、连杆、转轴和电磁发电装置。其特征是：装置整体通过立柱安放在海底基础上；立柱上方安装发电舱，发电舱内安装电磁发电装置；发电舱内的电磁发电装置通过外部连杆和浮子连接，外部连杆可以围绕固定在发电舱内部的转轴转动；内部连杆一端与外部连杆铰接连接，另一端与电磁发电装置中的电磁铁铰接连接。
所述的一种浮子式直驱波浪能装置，其特征是：电磁发电装置中电磁铁所处通道的周围布放有线圈。
所述的一种浮子式直驱波浪能装置，其特征是：电磁发电装置中的两个电磁铁的相同磁极相临。
所述的一种浮子式直驱波浪能装置，其特征是：电磁发电装置中的两个电磁铁在与另一电磁铁相邻一端安装有垫片。
波浪能装置通过立柱直接安防在海底基础上，适用于近海海域。装置的主体部分可以采用在岸上预制，利用驳船拖动到指定位置，沉入水中进行安装。装置主要利用波浪引起的水面高程的变化，与来波方向无关，是一种点吸收式波浪能装置。其浮子的数目也可以合理增加，以提高波浪能的捕获效率。当风浪条件较为恶劣时，可以方便地将浮子拆掉并运输离开，保障装置的安全性。
没有波浪作用时，浮子的浮力和重力达到平衡状态，浮子静止不动。当波浪传递到波浪能装置时，浮子会随着水面高程的变化而上下运动，进而带动连杆和铰接点围绕转轴往复转动。当波峰通过浮子所处位置时，浮子在动水压力和静水压力的共同作用下，浮子所受的力的平衡被打破，浮子加速向上运动，拉动外部连杆顺时针转动。外部连杆在转动的同时通过铰接点带动内部连杆在水平方向上运动，连接在内部连杆一端的电磁铁也随之水平运动，电磁铁的水平运动导致了线圈内的磁通量发生变化进而产生电流发出电力。当波峰继续向前传递，浮子随着所处位置水面高程的下降，开始向下加速，进而通过连杆带动电磁铁向左加速，直到浮子位于波谷位置，这个过程中电磁铁向左运动，同样使得线圈中的磁通量变化产生电流。于是，电磁铁随着波浪的作用进入到一个往复运动的循环，电磁铁所处通道周围的线圈内的磁通量也往复变化，不断的产生电流而发出电力。在波浪振幅较大时，相邻电磁铁之间的同极排斥力以及安装的垫片都能够有效的保护电磁铁，以免损坏设备。
本发明的有益效果是：
本发明适用于波浪能资源较为丰富的近海区域，采用多个浮子的浮子式直驱波浪能装置的设计，能够适应各个方向的来波；其发电原理运用了电磁感应定律，形式简单，效率稳定；电磁发电装置安装于装置主体内部，安全性高；装置整体，形式简单，便于制造和安装。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的电磁发电装置的内部结构正向剖视图。
图3是本发明的电磁发电装置的内部结构侧向剖视图
图4是本发明在近海布放的示意图。
图中，1-发电舱，2-浮子，3-立柱，4-外部连杆，5-自由水面，6-海底，7-外铰接点，8-电磁发电装置，9-内铰接点，10-转轴，11-内部连杆，12-电磁铁，13-线圈，14-垫片，15-铰接点。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
如图1所示，装置整体通过立柱3安放在海底基础6上；立柱3上方安装发电舱1，发电舱1内安装电磁发电装置8；发电舱1内的电磁发电装置8通过外部连杆4和浮子2铰接7连接，外部连杆4可以围绕固定在发电舱1内部的转轴10转动；内部连杆11一端与外部连杆4铰接9连接，另一端与电磁发电装置8中的电磁铁12铰接15连接。
如图2所示，电磁发电装置8中设置通道，其中布放有数个电磁铁12；电磁铁12与内部连杆11铰接15连接；电磁铁12所处通道的周围布放有线圈13；两个电磁铁12的相同磁极相临；两个电磁铁12在与另一电磁铁相邻一端安装有垫片14。
如图3所示，电磁发电装置8中圆形通道中布放有圆柱形电磁铁12，通道周围缠绕有线圈13。
如图4所示，数个点吸收式直驱波浪能装置可以并排布放，形成一个波浪能发电场。
本实施例的工作原理：
实际使用中在没有波浪作用时，浮子2的浮力和重力达到平衡状态，浮子2静止不动。当波浪传递到波浪能装置时，浮子2会随着水面高程的变化而上下运动，进而带动连杆4和铰接点7和9围绕转轴10往复转动。当波峰通过浮子2所处位置时，浮子2在动水压力和静水压力的共同作用下，浮子2所受的力的平衡被打破，浮子2加速向上运动，拉动外部连杆4顺时针转动。外部连杆4在转动的同时通过铰接点9带动内部连杆11在水平方向上运动，连接在内部连杆11一端的电磁铁12也随之水平运动，电磁铁12的水平运动导致了线圈13内的磁通量发生变化进而产生电流发出电力。当波峰继续向前传递，浮子2随着所处位置水面高程的下降，开始向下加速，进而通过连杆4和11带动电磁铁12向左加速，直到浮子2位于波谷位置，这个过程中电磁铁12向左运动，同样使得线圈13中的磁通量变化产生电流。于是，电磁铁12随着波浪的作用进入到一个往复运动的循环，电磁铁12所处通道周围的线圈13内的磁通量也往复变化，不断的产生电流而发出电力。在波浪振幅较大时，相邻电磁铁12之间的同极排斥力以及安装的垫片14都能够有效的保护电磁铁12，以免损坏设备。
尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。

Claims (4)

1.一种浮子式直驱波浪能装置，包括发电舱、浮子、立柱、连杆、转轴和电磁发电装置，其特征是：装置整体通过立柱安放在海底基础上；立柱上方安装发电舱，发电舱内安装电磁发电装置；发电舱内的电磁发电装置通过外部连杆和浮子连接，外部连杆可以围绕固定在发电舱内部的转轴转动；内部连杆一端与外部连杆铰接连接，另一端与电磁发电装置中的电磁铁铰接连接。
2.根据权利要求1所述的浮子式直驱波浪能装置，其特征在于：电磁发电装置中电磁铁所处通道的周围布放有线圈。
3.根据权利要求1所述的浮子式直驱波浪能装置，其特征在于：电磁发电装置中的两个电磁铁的相同磁极相临。
4.根据权利要求1所述的浮子式直驱波浪能装置，其特征在于：电磁发电装置中的两个电磁铁在与另一电磁铁相邻一端安装有垫片。
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