CN106593754A - 深海自固定海浪发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的深海自固定海浪发电装置，包括静稳定模块、发电模块、支撑模块、防倾斜模块和防脱模块；静稳定模块设置在海面之下，使得该发电装置在发电状态基本保持相对静止；支撑模块底端固连静稳定模块，支撑模块顶端伸出海面，支撑模块基本处于垂直于海水平面的状态。发电模块、防倾斜模块安装于支撑模块上；防倾斜模块设置在发电模块的下方且不与发电模块接触，用于保持支撑模块基本垂直于海平面。发电模块处于海平面上，可沿支撑模块上下运动，发电模块的运动与安装在支撑模块内部的发电线圈相互作用产生电流。防脱模块安装在支撑模块的顶端，用于防止发电模块冲出支撑模块，防脱模块内部的电流输出导线用于输出发电模块产生的电流。

Description

深海自固定海浪发电装置

技术领域

本发明属于发电技术领域，涉及一种海水发电设备，具体涉及一种深海自固定海浪发电装置。本发明所述发电装置利用海浪进行发电且适合于深海海域，可提高海浪能源的转化效率。

背景技术

化石能源是目前全球消耗的最主要能源，主要包括煤炭、石油和天然气。但随着人类的不断开采，化石能源的枯竭是不可避免的，大部分化石能源终将被开采殆尽。从另一方面看，由于化石能源的使用过程中会新增大量温室气体，同时可能产能一些有污染的烟气，威胁全球生态。因而，开发更清洁的可再生能源成为了人们争相探索和开发的方向。

风与海面作用产生海浪，海浪能是以动能形式表现的水能资源之一。海浪能源是一种可再生能源和清洁能源。为了利用海浪能源，人们采用了各种各样的探索和开发。但是目前，现有海浪发电装置绝大多数都是利用海底进行固定，或者用一个重物进行配重，致使发电装置一般仅适用于近海，而没有适用于远离海岸的大洋深处。此外，虽然有的海浪发电装置装配系泊系统，在深海也能进行发电，但是系泊系统的稳定效果有待提高，海浪能源的转化效率偏低，无法实现海浪能高效率的转化为电能。

发明内容

本发明要解决的技术问题：现有海浪发电装置存在设计技术不足，致使其应用多限于近海；配置有系泊系统的海浪发电装置虽可在深海发电，鉴于系泊系统自身稳定的技术缺陷，使得海浪发电装置的海浪能利用效率有待提高。

针对上述要解决的技术问题，本发明提出一种深海自固定海浪发电装置，有效地克服了现有技术所述缺陷。本发明适合于深海海域，进一步提高了海浪能转化为电能的效率。

具体而言，本发明所述深海自固定海浪发电装置，包括静稳定模块、发电模块、支撑模块、防倾斜模块和防脱模块；所述静稳定模块设置在海水平面的下方，用于保持该发电装置在发电工作中基本处于相对静止的状态；所述支撑模块的底端固定连接静稳定模块，支撑模块的顶端伸出海水平面，该发电装置在发电工作中支撑模块基本处于垂直于海水平面的状态。

所述发电模块、防倾斜模块安装于支撑模块上；防倾斜模块设置在发电模块的下方且不与发电模块接触，用于保持支撑模块基本处于垂直于海水平面的状态。

所述发电模块处于海水平面上，在海水的作用下可沿支撑模块上下运动，发电模块的运动与安装在支撑模块内部的发电线圈相互作用产生电流。

所述防脱模块安装在支撑模块的顶端，用于防止发电模块冲出支撑模块，防脱模块内部的电流输出导线用于输出发电模块产生的电流。

进一步地，所述深海自固定海浪发电装置的静稳定模块包括箱体和配重块，所述配重块设置在箱体的内部中心处，配重块用于调节静稳定模块与海水浮力的关系，所述箱体为一上下表面向内凹陷形成的扁平状结构体。

作为技术方案的优选实施方式之一，所述静稳定模块还包括若干个通水孔，通水孔贯通箱体的上下表面，且通水孔沿箱体的中心对称布置。

进一步地，所述支撑模块为一圆柱状结构体，支撑模块固定安装在箱体上表面中心处的凸台上，支撑模块至少在发电模块沿其运动的区域内部为空心圆柱体结构，发电模块的发电线圈安装在支撑模块的空心区域。

进一步地，所述发电模块包括发电浮箱，发电浮箱在海浪的作用下沿空心圆柱体上下运动，发电浮箱具有通孔，发电浮箱通过通孔套接于空心圆柱体且不与空心圆柱体接触，在发电浮箱的通孔处设置浮箱防撞缓冲胶圈。

所述发电模块还包括扇形永磁磁铁对，扇形永磁磁铁对的极性相反且对称设置在发电浮箱的内部；在扇形永磁磁铁对的表面包裹用于限制磁通量泄露的低磁导率薄片，在未被低磁导率薄片包裹的扇形永磁磁铁对的表面上，安装浮箱高磁导率块。

所述发电模块还包括设置在空心圆柱体外壁上的圆柱体高磁导率板，圆柱体高磁导率板的部分结构穿过空心圆柱体，其与安装在空心圆柱体内部的发电线圈相接触，且圆柱体高磁导率板在圆柱体上的高度略小于发电线圈的高度，相邻圆柱体高磁导率板之间电绝缘设置。

所述发电模块还包括设置在空心圆柱体外壁上的圆柱体防撞板，所述圆柱体防撞板固定安装在相邻两个圆柱体高磁导率板之间，且圆柱体防撞板在空心圆柱体上的高度大于圆柱体高磁导率板的高度。

进一步地，所述防倾斜模块包括设置在支撑模块上的机械杆臂，防倾斜模块通过机械杆臂可绕支撑模块转动。

所述防倾斜模块还包括防倾浮箱，防倾浮箱上开设一通孔，机械杆臂穿过防倾浮箱的通孔连接一圆形板，圆形板的下表面固定多个防倾斜弹簧，在防倾斜弹簧下固连一个圆环形挡板。

所述防倾浮箱上还设置有燕尾、水舵以及风舵，水舵竖直固定安装在防倾浮箱的后底部，风舵固定安装在防倾浮箱的后顶部，燕尾设置在水舵、风舵之间且位于防倾浮箱的下方。

作为技术方案的优选实施方式之一，所述机械杆臂为一椭圆形曲杆，椭圆形曲杆通过密封轴承设置在支撑模块上。

进一步地，所述防脱模块包括固定板、防脱弹簧、防撞橡胶圈、圆环形减速挡板、密封块和电流输出导线。

固定板固定在支撑模块的顶端，防脱弹簧的一端固定在固定板上，防脱弹簧的另一端固定在圆环形减速挡板上，防撞橡胶圈、圆环形减速挡板套接在支撑模块上，电流输出导线位于防脱模块的顶部，电流输出导线通过密封块进行密封。

作为技术方案的优选实施方式之一，所述防脱弹簧在固定板、圆环形减速挡板的固定连接点分别能连成一个圆，固定板、圆环形减速挡板套入到支撑模块上，且支撑模块间保持有间隙。

与现有海浪发电装置相比，本发明至少具有下述的有益效果或优点：

本发明所述深海自固定海浪发电装置包括静稳定模块、支撑模块、发电模块、防倾斜模块和防脱模块。静稳定模块置于海面下，通过箱体、配重块以及通水孔的作用，使得发电装置在发电工作中基本处于相对静止状态。支撑模块将静稳定模块和发电模块、防倾斜模块和防脱模块固定连接成为一个整体。

发电模块位于空心圆柱体伸出海面的头部，基本处于海面上。发电模块的圆形发电浮箱随着海浪上下运动，带动安装在其内部的极性相反的扇形永磁磁铁对上下运动。在圆形发电浮箱上下运动经过的空心圆柱体部分的内部安装有发电线圈，并通过圆柱体高磁导率板将上下运动的扇形永磁磁铁对的磁通量引入到线圈上，实现发电。低磁导率薄片、浮箱高磁导率块和圆柱体高磁导率板共同作用，实现对扇形永磁磁铁对的磁通量的屏蔽和导引，使得绝大部分的磁通量都通过发电线圈。浮箱防撞缓冲胶圈用于防止圆形发电浮箱运动期间对扇形永磁磁铁对的破坏。圆柱体防撞板用于防止圆形发电浮箱上下运动时，损坏空心圆柱体和圆柱体高磁导率板。

防倾斜模块通过椭圆形曲杆、密封轴承实现与空心圆柱体连接。在水舵和风舵的作用下，带动防倾斜模块的长方形防倾浮箱极其上面的风舵、水舵、燕尾一起位于水流作用力和风作用力合力的下方。当发电装置的空心圆柱体在风吹、水流和海浪的作用下发生倾斜时，将会朝着风力与水流作用力的合力方向倾斜，此时带动椭圆形曲杆向下运动，由椭圆形曲杆带动圆形板、圆环形挡板向下运动，将圆环形挡板挤压到长方形防倾浮箱并带动其向下运动。而长方形防倾浮箱的向下运动，排水量增加而增大浮力，燕尾的排水也会产生阻力，限制了长方形防倾浮箱的向下运动，最终限制空心圆柱的倾斜。圆形板、圆环形挡板之间通过防倾斜弹簧连接，增加缓冲和减少硬碰撞破坏。

防脱模块的固定板安装在空心圆柱体的顶部，通过防脱弹簧连接圆环形减速挡板。当发电模块的圆形发电浮箱在海浪的推动下，接触到圆环形减速挡板时，再继续向上运动将会挤压防脱弹簧，从而产生反作用力限制圆形发电浮箱向上运动。固定板和圆环形减速挡板的设计确保在防脱弹簧压缩到最小时，由于固定板和圆环形减速挡板的限制使得圆形发电浮箱没有脱离空心圆柱体。而发电线圈产生的电流，通过电流输出导线输出，在电流导线输出位置设置密封块用以隔离海水进入到发电线圈中。防撞橡胶圈用于保护在圆形浮箱运动到防脱模块位置时，保护空心圆柱体不被圆形发电浮箱、圆环形减速挡板撞伤。

本发明通过对深海自固定海浪发电装置的结构合理化设计，有效地克服了现有海浪发电装置存在的设计技术不足，不仅适用于近海发电，还能适用于深海发电；再者，该深海自固定海浪发电装置无需配置系泊系统，显著提高了海浪发电装置的海浪能利用效率。

附图说明

图1是本发明所述深海自固定海浪发电装置的示意图。

图2是构成图1所示深海自固定海浪发电装置的静稳定模块的配置图。

图3是图2所示静稳定模块的俯视图。

图4是构成图1所示深海自固定海浪发电装置的支撑模块的剖面图。

图5是构成图1所示深海自固定海浪发电装置的发电模块的配置图。

图6是图5所示发电模块的圆形发电浮箱的俯视图。

图7是图5所示发电模块的圆形发电浮箱的配置图。

图8是图5所示发电模块的发电线圈、圆柱体高磁导率板、圆柱体防撞板安装平面截图。

图9是图5所示发电模块的圆柱体高磁导率板和圆柱体防撞板的布置示意图。

图10是构成图1所示深海自固定海浪发电装置的防倾斜模块的配置图。

图11是图10所示防倾斜模块的长方形防倾浮箱的左视图。

图12是图10所示防倾斜模块的长方形防倾浮箱的俯视图。

图13是构成图1所示深海自固定海浪发电装置的防脱模块的配置图。

附图标记说明：1、静稳定模块；11、箱体；12、配重块；13、通水孔；2、支撑模块；21、空心圆柱体；3、发电模块；31、发电浮箱；32、扇形永磁磁铁对；33、浮箱防撞缓冲胶圈；34、圆柱体高磁导率板；35、发电线圈；36、浮箱高磁导率块；37、低磁导率薄片；38、圆柱体防撞板；4、防倾斜模块；41、防倾浮箱；42、水舵；43、曲杆；44、密封轴承；45、圆形板；46、防倾斜弹簧；47、圆环形挡板；48、风舵；49、燕尾；5、防脱模块；51、固定板；52、减速挡板；53、防脱弹簧；54、防撞橡胶圈；55、密封块；56、电流输出导线。

具体实施方式

为了便于理解本发明的目的、技术方案及其效果，现将结合实施例对本发明做进一步详细阐述。为叙述方便，下文中所称的“左”、“右”、“上”、“下”与附图本身的“左”、“右”、“上”、“下”方向一致。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本实施例给出一种结构、功能优化的深海自固定海浪发电装置。整体而言，这种发电装置包括静稳定模块1、发电模块3、支撑模块2、防倾斜模块4和防脱模块5等五个组成部分。本实施例将对所述发电装置的各模块予以阐述。

静稳定模块1的配置结构，参加图2和图3。本实施例给出的静稳定模块1包括箱体11、配重块12和通水孔13。静稳定模块1为一个整体结构，中间凹，边缘高，形如一个大圆形凹透镜。箱体11的俯视呈圆形，或是对称的类圆形。作为本实施例的优选，箱体11的上下表面向内凹陷，箱体11的中部高度小于其边缘的高度，形成类似凹透镜的结构。在箱体11的上表面设置一个凸台，所述凸台用于连接、安装支撑模块2。配重块12安装在箱体11内部的中间，用于调节所述发电装置的浮力与重力之间的关系，使得静稳定模块1下潜到预定的海下深度。通水孔13布设在配重块12的周围。通水孔13为连通箱体11上下两面之间的通孔，用于提高静稳定模块1下潜时的效率；同时，在发电装置工作时，提供一定的缓冲力量来减缓发电装置发电时受到的反作用力的硬冲击，提高发电装置的使用寿命。如图3所示，通水孔13在箱体11的凹陷处均匀对称布置，所述凸台位于多个通水孔13围城的圆形的中心处。

在所述发电装置工作时，静稳定模块1可以深潜在40米以上的海域深处，用于向上支撑整个发电装置，以及保持发电装置除浮箱外的整体在垂直海平面方向上的静止稳定。此时，发电模块3中的发电浮箱31随海浪上下运动造成相对发电装置其它部件的相对运动。

当发电模块3的发电浮箱31向上运动而对支撑模块2产生向上的拉力时，支撑模块2将该向上拉力传递到静稳定模块1。静稳定模块1的凹形箱体11连同其中的海水将会受到向上的拉力。由于凹形箱体11连同其中的海水的重力影响，拉动凹形箱体11向上运动存在一个最小拉力。当凹形箱体11受到的向上拉力小于这个最小拉力，则凹形箱体11保持静止，也就是静稳定模块1保持静止，即整个发电装置保持静止。当发电模块3的发电浮箱31向下运动时，产生一个向下拉动支撑模块2的力，且通过支撑模块2的传递产生对静稳定模块1向下推的推力。由于向下推动凹形箱体11以及其下面的海水也存在一个最小推力。当凹形箱体11受到的向下拉力小于这个最小推力，则凹形箱体11保持静止，也就是静稳定模块1保持静止，即整个发电装置保持静止。通过设计，使得改变箱体11的运动状态的向上拉力或向下推力分别大于发电装置工作时静稳定模块1受到的向上的拉力和向下的推力，则在海浪发电装置发电期间静稳定模块1保持稳定，也就是发电装置保持静止稳定。

所述支撑模块2连接静稳定模块1、发电模块3、防倾斜模块4和防脱模块5。支撑模块2的底部与静稳定模块1固定连接，头部伸出海面用于支撑发电模块3以及防脱模块5；并且，在发电模块3的下面，支撑模块2与防倾斜模块4连接为一体。支撑模块2通过与静稳定模块1固连，实现发电装置工作时在垂直海平面方向上保持静止稳定。支撑模块2通过与防倾斜模块4的作用，使得支撑模块2的倾斜得到限制，基本确保其在垂直于海面的方向上设置。

如图4所示，支撑模块2由一个空心圆柱组成，本实施例将其称为空心圆柱体21。空心圆柱体21的底部安装在静稳定模块1的凹形箱体11上面的凸台上，从而实现与静稳定模块1固连。空心圆柱体21的头部伸出海面，伸出海面的高度与设计的适用海况条件下的海浪最高高度相匹配，确保发电装置在预定的海况下能够正常工作。发电装置工作时，发电模块3的发电浮箱31运动经过的圆柱区域作为发电模块3的一部分，安装有发电模块3的发电线圈35、圆柱体高磁导率板34以及圆柱体防撞板38。而在空心圆柱体21的顶部位置，固连安装防脱模块5，防脱模块5用于防止发电模块3的发电浮箱31离开空心圆柱体21。在避开发电模块3的发电浮箱31运动经过的圆柱区域的下面，尽可能远离静稳定模块1的位置设置安装防倾斜模块4的连接环形凸台，所述连接环形凸台用于安装防倾斜模块4。

发电模块3安装在支撑模块2的上部，发电模块3的圆形发电浮箱31能够顺着支撑模块2的上部上下运动，而发电模块3的发电线圈35安装在支撑模块2的上部且相对支撑模块2静止。当发电模块3的圆形发电浮箱31随着海浪上下运动时，发电线圈35将会产生电流。

图5至图9给出了本实施例所述发电模块3的结构。发电模块3由圆形发电浮箱31、扇形永磁磁铁对32、发电线圈35、浮箱高磁导率块36、圆柱体高磁导率板34、低磁导率薄片37、浮箱防撞缓冲胶圈33、圆柱体防撞板38组成。

发电浮箱31为一个圆环形密闭箱体，中间开圆孔，且圆孔大小与浮箱防撞缓冲胶圈33相适应，确保能将浮箱防撞缓冲胶圈33安装到发电浮箱31中心圆孔上。浮箱防撞缓冲胶圈33为圆环形胶圈，安装在发电浮箱31的中心圆孔中，与发电浮箱31固定连接。浮箱防撞缓冲胶圈33的中间开孔，其孔径的大小与空心圆柱体21的外直径相适应，使其能够套装到空心圆柱体21上，并与空心圆柱体21的外壁留有一定的间隙。浮箱防撞缓冲胶圈33在浮箱高磁导率块36突出部位有缺口，使得浮箱高磁导率块36通过缺口能够可能地靠近空心圆柱体21。

扇形永磁磁铁对32的极性相反，对称安装在发电浮箱31内，并且采用扇行磁铁对以增加磁铁对之间的磁场强度。在扇形永磁磁铁对32的周围通过低磁导率薄片37进行严密包裹以限制磁通量泄露，仅保留对着中间圆孔的所在面不用低磁导率薄片37包裹。在未被低磁导率薄片37包裹的扇形永磁磁铁对32的面上，安装浮箱高磁导率块36，实现对磁通量进行导引。通过两块浮箱高磁导率块36的导引，在发电浮箱31圆孔中形成一条磁通量密集集中的通道，便于与圆柱体高磁导率板34的配合引导磁通量尽可能穿透支撑模块2的空心圆柱体21及其安装在空心圆柱体21内的发电线圈35。通过结构设计和加工，使得浮箱高磁导率块36在所述发电装置工作期间尽可能地接近支撑模块2的空心圆柱体21，又不会碰到空心圆柱体21上的圆柱体高磁导率板34、圆柱体防撞板38。

发电线圈35对称地、一层一层地垂直安装在发电浮箱31运动经过的空心圆柱体21头部区域。当发电浮箱31上下运动时，发电线圈35内的磁通量发生变化而产生电流。圆柱体高磁导率板34顺着空心圆柱体21对称地、一块一块地排列安装在空心圆柱体21的圆柱面上，并确保每一块圆柱体高磁导率板34平行于某一组发电线圈35的平面。在发电线圈35所在平面的中心位置，圆柱体高磁导率板34向空心圆柱体21内伸出一个圆柱固定接头并穿透空心圆柱体21，将圆柱体高磁导率板34固定支撑到空心圆柱体21上，同时实现将磁通量引入到圆柱固定接头上，同时实现将磁通量引入到空心圆柱体21内的对应发电线圈35上。圆柱体高磁导率板34在空心圆柱体21的高度略小于发电线圈35的高度，空心圆柱体21内部的不同发电线圈35与不同的圆柱体高磁导率板34接触，不同圆柱体高磁导率板34之间通过安装间隙实现电绝缘。当发电浮箱31上下运动时，带动浮箱高磁导率块36跟随其上下运动，而浮箱高磁导率块36的上下运动带动磁通量穿过不同的圆柱体高磁导率板34，再通过圆柱体高磁导率板34的引导实现磁通量在不同发电线圈35中穿过，变强和减弱。在顺着空心圆柱体21排列的两列圆柱体高磁导率板34的中间，通过螺钉将圆柱体防撞板38平行安装在空心圆柱体21上，且圆柱体防撞板38在空心圆柱体21上的高度要大于圆柱体高磁导率板34的高度。当浮箱防撞缓冲胶圈33碰撞到空心圆柱体21时，其碰撞到的是圆柱体防撞板38，而不是碰撞到空心圆柱体21和圆柱体高磁导率板34。

如图1和图13所示，防脱模块5在支撑模块2的空心圆柱体21的头部顶端，高出海平面，用于阻挡发电浮箱31脱离空心圆柱体21。防脱模块5与支撑模块2固定连接。当海浪太大时，发电模块3的发电浮箱31向上运动到达防脱模块5的位置时，防脱模块5将会限制发电浮箱31向上运动，直至完全锁死发电浮箱31的向上运动，防止发电浮箱31脱离支撑模块2，造成对所述发电装置的破坏。

防脱模块5由固定板51、防脱弹簧53、防撞橡胶圈54、圆环形减速挡板52、密封块55和电流输出导线56组成。固定板51固定在空心圆柱体21的顶端。防脱弹簧53的一头固定在固定板51上，另一头固定在圆环形减速挡板52上。防撞橡胶圈54、圆环形减速挡板52套接在空心圆柱体21上。防脱弹簧53将固定板51和圆环形减速挡板52连接后，防脱弹簧53在这两个部件上的固定连接点分别能连成一个圆，并能够将防脱弹簧53和圆环形减速挡板52套入到空心圆柱体21上，与空心圆柱体21保持适当的间隙。

固定板51固定在空心圆柱体21的头部，并且将圆环形减速挡板52和防脱弹簧53套入到空心圆柱体21上。防撞橡胶圈54固定安装在空心圆柱体21头部，防止圆环形减速挡板52和防脱弹簧53对空心圆柱体21破坏，防撞橡胶圈54保护的区域覆盖圆环形减速挡板52和防脱弹簧53的运动区域。当海浪较大造成发电浮箱31向上运动到达圆环形减速挡板52时，圆环形减速挡板52产生一个相反的作用力限制发电模块3的发电浮箱31向上运动，直至该发电浮箱31与圆环形减速挡板52完全压紧，不再向上运动，确保发电模块3的发电浮箱31不会冲出空心圆柱体21头部。电流输出导线56位于防脱模块5的顶部，用于输出发电装置产生的电流。在电流输出导线56部位通过密封块55进行密封，以杜绝海水通过电流输出导线56部位渗入发电线圈35所在的部位。

图10至图12给出了本实施例所述防倾斜模块4的结构。防倾斜模块位4用于保持发电装置的空心圆柱体21基本垂直于海平面。防倾斜模块4位于发电模块3的下方，通过机械杆臂与支撑模块2相连，且发电模块3的发电浮箱31上下运动时不与机械杆臂发生碰撞。当发电装置的支撑模块2、发电模块3受到水流、风吹等的作用产生倾斜力矩时，防倾斜模块4将会产生相反的等量的反作用力矩抵消倾斜力矩的作用，保持支撑模块2基本垂直于海平面。

防倾斜模块4由防倾浮箱41、椭圆形曲杆43、密封轴承44、防倾斜弹簧46、圆形板45、圆环形挡板47、燕尾49、水舵42以及风舵48组成。在本实施例中，机械杆臂优选为椭圆形曲杆43。防倾浮箱41的形状优选为长方形。为了连接支撑模块2和防倾斜模块4，在支撑模块2的空心圆柱体21上设置环形凸台。密封轴承44固定在所述环形凸台上，要求密封轴承44位于发电模块3的发电浮箱31上下运动区域之下，避开发电浮箱31对防倾斜模块4的碰撞，同时又尽可能地增加防倾斜模块4反作用力矩的杆臂长度。密封轴承44与椭圆形曲杆43固定连接，通过椭圆形曲杆43连接防倾浮箱41。在防倾浮箱41连接椭圆形曲杆43之后，防倾浮箱41与椭圆形曲杆43一体能够自由绕支撑模块2的空心圆柱体21转动。

水舵42为一个前面尖而后面宽的板，竖直固定安装在防倾浮箱41的后底部，在水流的作用下驱动防倾浮箱41及椭圆形曲杆43转动到水流的下方。风舵48为一个前面尖而后面宽的板，固定安装在防倾浮箱41的后顶部，在风的作用下驱动防倾浮箱41及椭圆形曲杆43转动到风吹的下方。由于风吹的方向以及洋流表面的流向为同一个方向，在两个舵面的作用下，确保防倾浮箱41位于海浪和水流的下方。在防倾浮箱41的前部有一个椭圆形通孔，用于将椭圆形曲杆43从通孔中穿过，实现椭圆形曲杆43和防倾浮箱41的初步连接。椭圆形曲杆43在穿过防倾浮箱41后，在椭圆形曲杆43头部固定一个圆形板45，圆形板45的下表面固定多个防倾斜弹簧46，在防倾斜弹簧46下固连一个圆环形挡板47。

当支撑模块2的空心圆柱体21发生倾斜时，带动椭圆形曲杆43下运动。椭圆形曲杆43向下运动时，会带动其上的防倾斜弹簧46和圆环形挡板47向下运动，并使圆形挡板47压向防倾浮箱41。由于防倾浮箱41受压，向下运动，浮力增加，从而产生一个反作用力矩，限制空心圆柱体21发生倾斜。燕尾49安装在防倾浮箱41的底部，水舵42为燕尾49的中间对称面。当防倾浮箱41压向下运动时，燕尾49将会增加防倾浮箱41向下运动的阻力，增加反作用力矩，提高防倾斜模块4的防倾效率。设计防倾浮箱41使得反作用力矩的最大值远大于空心圆柱体21倾斜的最大力矩时，在发电装置工作期间，防倾斜模块4能够确保空心圆柱体21基本垂直于海面。

在开始发电作业之前，将本实施例所述深海自固定海浪发电装置装配好，并将该发电装置安放到海中。通过设定配重块12，使得静稳定模块1的箱体11能够下潜到超过水面40米的深处。在下潜箱体11的过程中，可以通过人工等手段予以辅助。在箱体11的下潜过程中，通水孔13不断向上出水，以提高箱体11的下潜速度。箱体11的下潜带动支撑模块2的空心圆柱体21、防倾斜模块4、发电摸块3和防脱模块5向下运动。当防倾斜模块4的长方形防倾浮箱41到达海面时，通过人工辅助的办法，将长方形防倾浮箱41、水舵42、风舵48、燕尾49一体安装在风速和水流的下方。当发电模块3的圆形发电浮箱31到达海面时，缓慢将人工辅助工具撤离。当人工辅助工具完全撤离后，本实施例所述深海自固定海浪发电装置安装到海中，如图1所示。

本实施例所述深海自固定海浪发电装置安放到海中后，所述发电装置开始工作。当海浪由前方运动到所述发电装置时，发电模块3的圆形发电浮箱31向上运动，带动安装在圆形发电浮箱31上的极性相反的扇形永磁磁铁对32、浮箱防撞缓冲胶圈33、浮箱高磁导率块36、低磁导率薄片37向上运动。极性相反的扇形永磁磁铁对32在圆形发电浮箱31中间的通孔形成的磁场也跟着向上运动。当圆形发电浮箱31随着海浪运动到最高点，依靠自身的重力向下运动时，圆形发电浮箱31、浮箱防撞缓冲胶圈33、极性相反的扇形永磁磁铁对32、浮箱高磁导率块36、低磁导率薄片37随着海浪一起向下运动。在圆形发电浮箱31、极性相反的扇形永磁磁铁对32、浮箱高磁导率块36、低磁导率薄片37运动时，安装在支撑模块2的空心圆柱体21中的圆柱体高磁导率板34、发电线圈35保持静止，且通过浮箱高磁导率块36、圆柱体高磁导率板34将极性相反的扇形永磁磁铁对32产生的磁场传导到发电线圈35中。当极性相反的扇形永磁磁铁对32产生的磁场运动而发电线圈35保持静止，则在发电线圈35中产生电流，电流通过防脱模块5的电流输出导线56向外输送。

当发电线圈35发电时，形成一个反作用力限制极性相反的扇形永磁磁铁对32、圆形浮箱31、浮箱防撞缓冲胶圈33、浮箱高磁导率块36、低磁导率薄片37一起运动。发电线圈35在发电的过程中所产生的反作用力，拉动所述发电装置向上或推动所述发电装置向下运动。当所述发电装置要向上运动打破平衡时，静稳定模块1中的箱体11的上凹面中的海水由于重力关系，产生阻力阻止所述发电装置向上运动。当发电装置要向下运动打破平衡时，静稳定模块1中的箱体11的下凹面将会推开海水，由此产生一个阻力，阻止所述发电装置向下运动。这样，在一个海浪周期中，发电装置保持静止，并将海浪能转化为电能。静稳定模块1中的通水孔13在所述发电装置受力过猛时，将会进行上下通水，减少所述发电装置的硬冲击受力。

当圆形发电浮箱31上下运动时，浮箱防撞缓冲胶圈33在碰到圆柱体高磁导率块34前，首先接触到圆柱体防撞板38，并受到圆柱体防撞板38的限制，使得浮箱防撞缓冲胶圈33不能碰撞到圆柱体高磁导率块34，进而保护了圆柱体高磁导率块34。

当发电模块3的圆形发电浮箱31向上运动时，将要碰撞到支撑模块2的空心圆柱体21时，浮箱防撞缓冲胶圈33将会提前与空心圆柱体21接触和碰撞，并阻止圆形发电浮箱31碰撞空心圆柱体21。由于浮箱防撞缓冲胶圈33的弹性，从而降低了圆形发电浮箱31对空心圆柱体21的冲击，以及由浮箱防撞缓冲胶圈33的作用，确保浮箱高磁导率块36不与空心圆柱体21产生接触。

当海浪较大时，海浪推动发电模块3的圆形发电浮箱31向上运动距离较大，圆形发电浮箱31与防脱模块5的圆环形减速挡板52接触，并推动圆环形减速挡板52向上运动。圆环形减速挡板52接着推动防脱弹簧53向上运动。防脱弹簧53向上运动推动固定板51向上运动。固定板51向上运动，并推动所述发电装置的静稳定模块1向上运动。而静稳定模块1的箱体11带动其上凹面内的海水制约静稳定模块1向上运动，即制约固定板51向上运动，使得固定板51不能够向上运动而保持静止。固定板51保持静止，限制防脱弹簧53向上运动，而防脱弹簧53向上运动受限产生挤压，形成反作用力限制圆环形减速挡板52向上运动，进而限制圆形发电浮箱31向上运动，直至圆形浮发电箱31不再向上运动。从而，实现圆形发电浮箱31向上运动不会越过支撑模块2的空心圆柱体21的头部顶端，并脱离空心圆柱体21。防撞橡胶圈54在圆环形减速挡板52上下运动的过程中，阻止圆环形减速挡板52直接碰撞到空心圆柱体21，进而保护空心圆柱体21。

在所述发电装置工作的过程中，海风吹到所述发电装置裸露于海面上的部位，海水流动冲刷到所述发电装置置于水下的部位，以及圆形发电浮箱31上下运动对空心圆柱体21的碰撞，一起形成对所述发电装置的倾斜力矩，带动发电装置倾斜。由于所述发电装置所受到的风力、水流作用力、圆形发电浮箱31碰撞力的方向基本一致，因此在发电装置工作时，所述发电装置的倾斜方向就是风力和水流作用力的合力方向。为了防止所述发电装置的倾斜，所述发电装置还安装有防倾斜模块4。

长方形防倾浮箱41上面安装的风舵48在风吹的作用下，对长方形防倾浮箱41产生一个作用。而水舵42也将在水流的冲刷下，对长方形防倾浮箱41产生一个作用力。风舵48以及水舵42所产生的力的合力带动长方形防倾浮箱41沿着合力的方向运动。但是，长方形防倾浮箱41通过椭圆形曲杆43与支撑模块2的空心圆柱体21相连，并连接到静稳定模块1。而静稳定模块1的箱体11产生一个作用力，通过空心圆柱体21、椭圆形曲杆43作用到长方形防倾浮箱41。在合力的作用下，长方形防倾浮箱41及安装在其上的风舵48、水舵42、燕尾49一起在朝着合力的方向运动，直至长方形防倾浮箱41及安装在其上的风舵48、水舵42、燕尾49一起运动到风力和水流冲刷力合力的下方。

当长方形防倾浮箱41及安装在其上的风舵48、水舵42、燕尾49运动时，带动椭圆形曲杆43一起运动。当所述发电装置倾斜时，将朝向防倾斜模块4的长方形防倾浮箱41方向倾斜。由于发电装置倾斜，带动防倾斜模块4的密封轴承44、椭圆形曲杆43、防倾斜弹簧46和圆环形挡板47向下运动。而椭圆形曲杆43、防倾斜弹簧46、圆环形挡板47向下运动，将会使得圆环形挡板47压上长方形防倾浮箱41，带动长方形防倾浮箱41向下运动。长方形防倾浮箱41和燕尾49产生一个反作用力阻止长方形防倾浮箱41和燕尾49向下运动。这个反作用力通过圆环形挡板47和防倾斜弹簧46反作用于椭圆形曲杆43，再通过椭圆形曲杆43、密封轴承44形成一个反作用力矩作用于发电装置以阻止发电装置倾斜，并最终保持发电装置在基本垂直于海面的位置平衡。这样，通过防倾斜模块4的作用，确保发电装置在工作期间，基本保持在垂直于海面的位置。

在防倾斜模块4的作用下，确保发电装置在工作过程中基本垂直于海面。而静稳定模块1在发电装置工作的过程中，基本确保发电装置基本处于上下平衡的静稳定状态。而支撑模块2则将静稳定模块1和防倾斜模块4的作用传递到发电模块3和防脱模块5。在支撑模块2的连接下，发电模块3在发电装置工作期间基本静止和垂直于海面上，因此，当发电模块3的圆形发电浮箱31随海浪上下运动时，发电模块3的发电线圈35保持静止，从而使得随着圆形发电浮箱31上下运动的极性相反的扇形永磁磁铁对32之间形成的磁场也上下运动，即通过发电线圈35的磁场上下运动，造成发电线圈35中的磁通量不断发生变化，从而产生电流，实现将海浪能转化为电能。

在本发明说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例，而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员在不脱离本发明宗旨的前提下，可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims (9)

1.深海自固定海浪发电装置，包括静稳定模块、发电模块、支撑模块、防倾斜模块和防脱模块；所述静稳定模块设置在海水平面的下方，用于保持该发电装置在发电工作中基本处于相对静止的状态；所述支撑模块的底端固定连接静稳定模块，支撑模块的顶端伸出海水平面，该发电装置在发电工作中支撑模块基本处于垂直于海水平面的状态；

所述发电模块、防倾斜模块安装于支撑模块上；防倾斜模块设置在发电模块的下方且不与发电模块接触，用于保持支撑模块基本处于垂直于海水平面的状态；

所述发电模块处于海水平面上，在海水的作用下可沿支撑模块上下运动，发电模块的运动与安装在支撑模块内部的发电线圈相互作用产生电流；

所述防脱模块安装在支撑模块的顶端，用于防止发电模块冲出支撑模块，防脱模块内部的电流输出导线用于输出发电模块产生的电流。

2.根据权利要求1所述深海自固定海浪发电装置，其特征在于，所述静稳定模块包括箱体和配重块，所述配重块设置在箱体的内部中心处，配重块用于调节静稳定模块与海水浮力的关系，所述箱体为一上下表面向内凹陷形成的扁平状结构体。

3.根据权利要求2所述深海自固定海浪发电装置，其特征在于，所述静稳定模块还包括若干个通水孔，通水孔贯通箱体的上下表面，且通水孔沿箱体的中心对称布置。

4.根据权利要求1所述深海自固定海浪发电装置，其特征在于，所述支撑模块为一圆柱状结构体，支撑模块固定安装在箱体上表面中心处的凸台上，支撑模块至少在发电模块沿其运动的区域内部为空心圆柱体结构，发电模块的发电线圈安装在支撑模块的空心区域。

5.根据权利要求4所述深海自固定海浪发电装置，其特征在于，所述发电模块包括发电浮箱，发电浮箱在海浪的作用下沿空心圆柱体上下运动，发电浮箱具有通孔，发电浮箱通过通孔套接于空心圆柱体且不与空心圆柱体接触，在发电浮箱的通孔处设置浮箱防撞缓冲胶圈；

还包括扇形永磁磁铁对，扇形永磁磁铁对的极性相反且对称设置在发电浮箱的内部；在扇形永磁磁铁对的表面包裹用于限制磁通量泄露的低磁导率薄片，在未被低磁导率薄片包裹的扇形永磁磁铁对的表面上，安装浮箱高磁导率块；

还包括设置在空心圆柱体外壁上的圆柱体高磁导率板，圆柱体高磁导率板的部分结构穿过空心圆柱体，其与安装在空心圆柱体内部的发电线圈相接触，且圆柱体高磁导率板在圆柱体上的高度略小于发电线圈的高度，相邻圆柱体高磁导率板之间电绝缘设置；

还包括设置在空心圆柱体外壁上的圆柱体防撞板，所述圆柱体防撞板固定安装在相邻两个圆柱体高磁导率板之间，且圆柱体防撞板在空心圆柱体上的高度大于圆柱体高磁导率板的高度。

6.根据权利要求1所述深海自固定海浪发电装置，其特征在于，所述防倾斜模块包括设置在支撑模块上的机械杆臂，防倾斜模块通过机械杆臂可绕支撑模块转动；

还包括防倾浮箱，防倾浮箱上开设一通孔，机械杆臂穿过防倾浮箱的通孔连接一圆形板，圆形板的下表面固定多个防倾斜弹簧，在防倾斜弹簧下固连一个圆环形挡板；

所述防倾浮箱上还设置有燕尾、水舵以及风舵，水舵竖直固定安装在防倾浮箱的后底部，风舵固定安装在防倾浮箱的后顶部，燕尾设置在水舵、风舵之间且位于防倾浮箱的下方。

7.根据权利要求6所述深海自固定海浪发电装置，其特征在于，所述机械杆臂为一椭圆形曲杆，椭圆形曲杆通过密封轴承设置在支撑模块上。

8.根据权利要求1所述深海自固定海浪发电装置，其特征在于，所述防脱模块包括固定板、防脱弹簧、防撞橡胶圈、圆环形减速挡板、密封块和电流输出导线；

固定板固定在支撑模块的顶端，防脱弹簧的一端固定在固定板上，防脱弹簧的另一端固定在圆环形减速挡板上，防撞橡胶圈、圆环形减速挡板套接在支撑模块上，电流输出导线位于防脱模块的顶部，电流输出导线通过密封块进行密封。

9.根据权利要求8所述深海自固定海浪发电装置，其特征在于，所述防脱弹簧在固定板、圆环形减速挡板的固定连接点分别能连成一个圆，固定板、圆环形减速挡板套入到支撑模块上，且支撑模块间保持有间隙。