CN104775980A - 一种磁悬浮摇摆无定子发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁悬浮摇摆无定子发电装置，包括支架，支架上设有发电机、驱动轮、左侧转轴、右侧转轴和反向差速器；反向差速器的输入轴与左侧转轴同轴连接；发电机的输入轴与右侧转轴同轴连接；发电机的输出轴与反向差速器的输出轴之间同轴连接有转轴；转轴上设有电滑环，电滑环的定子与支架固定连接，电滑环的转子与转轴固定连接；左侧转轴、右侧转轴分别与驱动轮传动连接，第一盘状永磁体、第二盘状永磁体的转动方向与线圈盘向相反的方向转动相反，发电效率更高，功率输出增大；升降装置和控制装置调节发电装置的高低，使驱动轮处于最佳位置，有利于提高发电效率。

Description

一种磁悬浮摇摆无定子发电装置

本申请为申请号2012104797803、申请日2012年11月23日、发明名称“海岸磁悬浮摇摆无定子发电装置”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种发电机，具体地说，涉及一种磁悬浮摇摆无定子发电装置，属于发电技术领域。

背景技术

我国水域资源广阔，有着五千万公里海岸线，受自然气候因素的影响，海水每天在自然状态下都在海岸线上有规律的自由摆动。水能是绿色可再生资源，目前开发水能的方式一般是建水电站，利用单向的水轮机来转换水能，但它对选址、水量、机械都有很高的要求和标准，建设水坝存在破坏环境、投资成本较大、建设工期较长等缺点。

海洋波浪中蕴藏着巨大的能量，海洋波浪发电是可再生能源技术领域重要的研究方向之一。目前，海洋波浪发电主要有以下几种形式：1）将波浪能转化为空气压力能发电。该方法利用波浪在空气腔中的起伏，交替产生正压和负压，推动涡轮机，进而带动发电机旋转发电；2）将波浪能转化为液压能，通过液压马达带动发电机工作，与此相关的专利较多，英国科学家设计的著名的“海蛇”波浪发电系统，己经达到实用化水平，且有多套装置投入运营；3）将波浪能转化为机械能，并带动发电机发电，英国科学家发明的“鸭式”波浪发电装置等；以上海浪发电机漂浮在海洋中，虽然发电效率比较高，但是成本和危险性都很高。

发明内容

    本发明要解决的问题是针对以上不足，提供一种磁悬浮摇摆无定子发电装置，该发电机的发电效率高。

为解决以上问题，本发明所采用的技术方式是：一种磁悬浮摇摆无定子发电装置，其特征在于：所述发电装置包括支架，支架上设有发电机、驱动轮、左侧转轴、右侧转轴和反向差速器；

反向差速器的输入轴与左侧转轴同轴连接；

发电机的输入轴与右侧转轴同轴连接；

发电机的输出轴与反向差速器的输出轴之间同轴连接有转轴；

转轴上设有电滑环，电滑环的定子与支架固定连接，电滑环的转子与转轴固定连接；

左侧转轴、右侧转轴分别与驱动轮传动连接；

所述转轴内设有轴向通孔，转轴上设有与轴向通孔连通的出线孔；

所述支架包括左支架和右支架；

左侧转轴设置在左支架上；右侧转轴设置在右支架上；

驱动轮与左侧转轴、右侧转轴之间分别设有链条；

所述发电机包括盘状壳体，盘状壳体内设有第一盘状永磁体、第二盘状永磁体和线圈盘；

盘状壳体包括固定连接的第一壳体和第二壳体；

第一盘状永磁体固定在第一壳体上；

第二盘状永磁体固定在第二壳体上，线圈盘设置在第一盘状永磁体、第二盘状永磁体之间；

转轴穿过第一壳体并与线圈盘固定连接；

所述发电装置还包括两个筒状支撑体；

两个筒状支撑体内分别设有上下排列的两个电磁铁，两个电磁铁通电后产生相反的电磁力；

上侧的电磁铁通过支撑杆与支架固定连接；

其中一个筒状支撑体的内壁上设有滑动电阻片；

该筒状支撑体外设有一浮球；

浮球上设有浮球杆；

浮球杆与滑动电阻片的滑动触头固定连接；

所述发电装置还包括双模智能控制器、逆变器和蓄电瓶；

两个电磁铁的线圈、滑动电阻片分别与双模智能控制器电连接；

两个电磁铁的线圈与双模智能控制器之间的导线分别穿过一个霍尔，霍尔与双模智能控制器电连接；

线圈盘的输出线经轴向通孔、出线孔与电滑环的输入线连接，电滑环的输出端与逆变器的输入端连接，逆变器的输出端与蓄电瓶连接，蓄电瓶与双模智能控制器的电源端连接。

一种优化方案，所述发电机设置在支架的上部，驱动轮设置在支架的下部。

进一步地，所述转轴与第一壳体之间设有轴承。

本发明采取以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：驱动轮在波浪的推动下转动，驱动轮转轴两侧的链条分别带动左侧转轴、右侧转轴同向转动，带动盘状壳体、第一盘状永磁体、第二盘状永磁体同向转动，左侧转轴经反向差速器将扭矩反向输出至连接轴，连接轴带动转轴、电滑环的转子及线圈盘向相反的方向转动，这样第一盘状永磁体、第二盘状永磁体与线圈盘的相对转速得到增强，线圈盘切割第一盘状永磁体、第二盘状永磁体的磁力线进行发电，发电效率更高，功率输出增大；转轴内设有轴向通孔，转轴上设有与轴向通孔连通的出线孔，线圈盘的输出线经轴向通孔、出线孔与电滑环的输入线连接，电滑环的输出端与逆变器的输入端连接，避免了导线的缠绕，结构简单巧妙；当波浪的高度变化时，浮球随着海浪上下起伏，通过浮球杆带动滑动电阻片的滑动触头上下移动，滑动电阻片的电阻值就发生变化，双模智能控制器根据电阻值的变化，调整输出至第一电磁铁、第二电磁铁的电流值，第一电磁铁、第二电磁铁产生的电磁力根据电流的大小而改变，第一电磁铁、第二电磁铁之间的距离就会发生变化，从而调节发电装置的高低，使驱动轮处于最佳位置，有利于提高发电效率。

下面结合附图和实施对本发明作进一步说明。

附图说明

附图1为本发明实施例中发电装置的结构示意图；

附图2为本发明实施例中发电机的结构示意图；

附图3为本发明实施例中电磁铁的结构示意图；

附图4为本发明实施例中发电装置的电气结构框图；

图中，

1-左支架，2-右支架，3-发电机，4-驱动轮，5-左侧转轴，6-右侧转轴，7-反向差速器，8-转轴，9-连接轴，10-电滑环，11-轴向通孔，12-出线孔，13-第一壳体，14-第二壳体，15-第一盘状永磁体，16-第二盘状永磁体，17-线圈盘，18-轴承，19-第一筒状支撑体，20-第二筒状支撑体，21-第一电磁铁，22-第二电磁铁，23-支撑杆，24-滑动电阻片，25-浮球，26-浮球杆，27-第一霍尔，28-第二霍尔，29-链条，30-铁芯，31-线圈，32-叶片。

具体实施方式

实施例，如图1、图2、图3所示，磁悬浮摇摆无定子发电装置，包括支架，支架包括左支架1和右支架2，左支架1和右支架2之间设有发电机3和随波浪转动的驱动轮4，发电机3设置在支架的上部，驱动轮4设置在支架的下部，发电机3和驱动轮4传动连接，驱动轮4上设有波浪形的叶片32，发电机3和驱动轮4之间设有传动装置，传动装置包括同轴设置在左支架1上的左侧转轴5和设置在右支架2上的右侧转轴6，左侧转轴5同轴连接反向差速器7的输入轴，反向差速器7与支架固定连接，右侧转轴6与发电机3的输入轴同轴固定连接，发电机3的输出轴同轴连接有转轴8，转轴8与反向差速器7的输出轴之间固定设置有连接轴9，转轴8上设置有电滑环10，电滑环10的定子与支架固定连接，电滑环10的转子与转轴8固定连接，转轴8内设有轴向通孔11，转轴8上设有与轴向通孔11连通的出线孔12，驱动轮4的转动轴与左侧转轴5、右侧转轴6之间分别用链条29传动。

发电机3包括盘状壳体、第一盘状永磁体15、第二盘状永磁体16和线圈盘17，第一盘状永磁体15、第二盘状永磁体16和线圈盘17设置在盘状壳体内，盘状壳体包括固定连接的第一壳体13和第二壳体14，第一盘状永磁体15固定在第一壳体13上，第二盘状永磁体16固定在第二壳体14上，线圈盘17设置在第一盘状永磁体15、第二盘状永磁体16之间，转轴8穿过第一壳体13并与线圈盘17固定连接，转轴8与第一壳体13之间设有轴承18，第一盘状永磁体15、第二盘状永磁体16上设有若干散射状的强力磁极，线圈盘17上的线圈呈梅花状排布，主要功能是通过切割磁力线产生电能。

发电装置设置在升降装置上，升降装置包括两个筒状支撑体，两个筒状支撑体内分别设有两个电磁铁，这两个电磁铁通电后所产生的电磁力相反，使两个电磁铁相互排斥。

两个筒状支撑体为第一筒状支撑体19和第二筒状支撑体20，第一筒状支撑体19和第二筒状支撑体20内分别设有两个电磁铁，为第一电磁铁21和第二电磁铁22，第一电磁铁21和第二电磁铁22分别包括一个铁芯30，铁芯30内设有环形空腔，环形空腔内设置有线圈31，第二电磁铁22设置第一电磁铁21的上部，第二电磁铁22上设有支撑杆23，支撑杆23的上部与支架固定连接，第一筒状支撑体19的内壁上设有滑动电阻片24，第一筒状支撑体19外设有一浮球25，浮球25上设有浮球杆26，浮球杆26与滑动电阻片24的滑动触头固定连接。

如图4所示，发电装置还包括控制装置，控制装置包括双模智能控制器、逆变器和蓄电瓶，第一电磁铁21的线圈、第二电磁铁22的线圈、滑动电阻片24分别与双模智能控制器电连接，第一电磁铁21的线圈与双模智能控制器之间的导线穿过第一霍尔27，第一霍尔27与双模智能控制器电连接，第二电磁铁22的线圈与双模智能控制器之间的导线穿过第二霍尔28，第二霍尔28与双模智能控制器电连接，线圈盘17的输出线经轴向通孔11、出线孔12与电滑环10的输入线连接，电滑环10的输出端与逆变器的输入端连接，逆变器的输出端与蓄电瓶连接，蓄电瓶与双模智能控制器的电源端连接。

安装好发电装置后，波浪形的叶片32在波浪的推动下转动，驱动轮4转轴两侧的链条29分别带动左侧转轴5、右侧转轴6同向转动，带动盘状壳体、第一盘状永磁体15、第二盘状永磁体16同向转动，左侧转轴5经反向差速器7将扭矩反向输出至连接轴9，连接轴9带动转轴8、电滑环10的转子及线圈盘17向相反的方向转动，这样第一盘状永磁体15、第二盘状永磁体16与线圈盘17的相对转速相比传统的发电机提高了一倍，线圈盘17切割第一盘状永磁体15、第二盘状永磁体16的磁力线进行发电，发电效率更高；转轴8内设有轴向通孔11，转轴8上设有与轴向通孔11连通的出线孔12，线圈盘17的输出线经轴向通孔11、出线孔12与电滑环10的输入线连接，电滑环10的输出端与逆变器的输入端连接，避免了导线的缠绕，结构简单巧妙；当波浪的高度变化时，浮球25随着海浪上下起伏，通过浮球杆26带动滑动电阻片24的滑动触头上下移动，滑动电阻片24的电阻值就发生变化，双模智能控制器根据电阻值的变化，调整输出至第一电磁铁21、第二电磁铁22的电流值，第一电磁铁21、第二电磁铁22产生的电磁力根据电流的大小而改变，第一电磁铁21、第二电磁铁22之间的距离就会发生变化，从而调节发电装置的高低，使驱动轮4处于最佳位置，利于提高发电效率。

以上实施例中，还可以在左侧转轴5或右侧转轴6上设置刹车测速装置，用来检测转速，当转速超出一定数值，就会采取刹车措施。

也可以不采用以上升降装置和控制装置，而采用传统的机械方式控制高度或采用传统的方式控制电能的输出。

本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明内容，不应理解为是对本发明保护范围的限制，只要是根据本发明技术方案所作的改进，均落入本发明的保护范围。

应用以上海岸磁悬浮摇摆无定子发电装置进行发电试验，地址在寿光海化浴场，试验时自然水速大于1m/s，水流速与水力发电系统实际发电功率输出是水力发电机性能测试的主要内容，测取了1-6m/s水速下发电装置的功率输出，并做出对比分析。

选取200W绕线型磁感应发电机，额定功率：200W，额定电压：28V，额定效率：55%，额定转速：500r/min。

本试验中选择波浪形的叶片和平板式叶片，均为八面体，直径为600mm，叶片的基本动力参数采用Glauert环动量叶轮设计方法，负载为电阻、蓄电瓶两种情况。

负载是两块蓄电池160Ah、若干滑动电阻，生产厂家：哈尔滨企鹅蓄电池厂，得到在不同水速状态下的功率输出特性数据如下表：

经试验，磁悬浮摇摆无定子发电系统在不同水速的状态下，都能产生高效的电功率输出，并且水速越快，电能输出越强。

试验表明，波浪形的叶片比平板式叶片的水推力效果好，主要原因是波浪形的叶片在海水摇摆时双向效果好。

本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明内容，不应理解为是对本发明保护范围的限制，只要是根据本发明技术方案所作的改进，均落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种磁悬浮摇摆无定子发电装置，其特征在于：所述发电装置包括支架，支架上设有发电机（3）、驱动轮（4）、左侧转轴（5）、右侧转轴（6）和反向差速器（7）；

反向差速器（7）的输入轴与左侧转轴（5）同轴连接；

发电机（3）的输入轴与右侧转轴（6）同轴连接；

发电机（3）的输出轴与反向差速器（7）的输出轴之间同轴连接有转轴（8）；

转轴（8）上设有电滑环（10），电滑环（10）的定子与支架固定连接，电滑环（10）的转子与转轴（8）固定连接；

左侧转轴（5）、右侧转轴（6）分别与驱动轮（4）传动连接；

所述转轴（8）内设有轴向通孔（11），转轴（8）上设有与轴向通孔（11）连通的出线孔（12）；

所述支架包括左支架（1）和右支架（2）；

左侧转轴（5）设置在左支架（1）上；右侧转轴（6）设置在右支架（2）上；

驱动轮（4）与左侧转轴（5）、右侧转轴（6）之间分别设有链条（29）；

所述发电机（3）包括盘状壳体，盘状壳体内设有第一盘状永磁体（15）、第二盘状永磁体（16）和线圈盘（17）；

盘状壳体包括固定连接的第一壳体（13）和第二壳体（14）；

第一盘状永磁体（15）固定在第一壳体（13）上；

第二盘状永磁体（16）固定在第二壳体（14）上，线圈盘（17）设置在第一盘状永磁体（15）、第二盘状永磁体（16）之间；

转轴（8）穿过第一壳体（13）并与线圈盘（17）固定连接；

所述发电装置还包括两个筒状支撑体；

两个筒状支撑体内分别设有上下排列的两个电磁铁，两个电磁铁通电后产生相反的电磁力；

上侧的电磁铁通过支撑杆（23）与支架固定连接；

其中一个筒状支撑体的内壁上设有滑动电阻片（24）；

该筒状支撑体外设有一浮球（25）；

浮球（25）上设有浮球杆（26）；

浮球杆（26）与滑动电阻片（24）的滑动触头固定连接；

所述发电装置还包括双模智能控制器、逆变器和蓄电瓶；

两个电磁铁的线圈、滑动电阻片（24）分别与双模智能控制器电连接；

两个电磁铁的线圈与双模智能控制器之间的导线分别穿过一个霍尔，霍尔与双模智能控制器电连接；

线圈盘（17）的输出线经轴向通孔（11）、出线孔（12）与电滑环（10）的输入线连接，电滑环（10）的输出端与逆变器的输入端连接，逆变器的输出端与蓄电瓶连接，蓄电瓶与双模智能控制器的电源端连接。

2.如权利要求1所述的海岸磁悬浮摇摆无定子发电装置，其特征在于：所述发电机（3）设置在支架的上部，驱动轮（4）设置在支架的下部。

3.如权利要求1所述的海岸磁悬浮摇摆无定子发电装置，其特征在于：所述转轴（8）与第一壳体（13）之间设有轴承（18）。