CN107956645A - 一种风能和波浪能互补发电的海洋浮标 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风能和波浪能互补发电的海洋浮标，包括风扇叶片、风力发电机、垂直轴、浮标主体、永磁体、磁感线圈、控制器和水轮机；所述浮标主体露出海面的部分上方安装有风力发电机，风力发电机上安装有风扇叶片，组成风能发电装置；所述风力发电机的垂直轴与底部的水轮机轴嵌套相连，垂直轴上设置有永磁体，永磁体周围缠绕着磁感线圈，组成波浪能发电装置；所述波浪能发电装置与控制器连接，控制器的电源管理模块一部分直接与浮标主体连接，另一部分与蓄电池组连接，蓄电池组与浮标主体连接。本发明采用风能和波浪能进行互补发电根据波浪和风向大体一致的原理，上部通过风力机发电，水下通过水流波浪发电，提高了发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种风能和波浪能互补发电装置，属于可再生能源综合利用领域。
背景技术
众所周知，海洋资源旷阔，对于海洋的水质监测和成分分析有利于我们探索海洋，传统的海洋探测方法是设立多个漂流浮标监测点，但是浮标长期工作供电问题成了一个大问题。目前浮标多采用蓄电池组配合太阳能板发电的方式，这种方式容易受到天气的影响。而海洋能无时无刻不存在，设计波浪能发电的装置受到了人们的逐渐认可。
如专利号CN104819100A设计的一种浪能发电装置，装置水面上部安装垂直方向的风力机利用风能带动叶片旋转发电，水下安装有直线式发电机，利用波浪的上下势能带动发电机动子做切割磁感线运动产生电量。此装置实现了风能和波浪能的结合发电，但风力机轴固定，只能接受一定角度内的风能，且底部直线发电机长期浸泡在海水中容易腐蚀。
又如专利号CN105781882A设计的一种风能和波浪能发电的海洋平台，平台上有风箱，挡板和进风通道，风箱内设有旋转叶片，平台底部设有浮体能让平台随这波浪上下浮动。该海洋平台能将波浪能转化空气动能，使得波浪能发电和风能发电能共用一套发电机构和传动机构。此平台结构简单，但是发电效率不高。
发明内容
本发明的目的是为了解决波浪浮标在海外长时间工作的供电问题，目前的海洋浮标主要通过蓄电池和太阳能板进行供电，很容易受到天气的影响，工作效率不高。现有的波浪能发电装置发电方式也比较单一。本发明提出一种风能和波浪能互补发电的海洋浮标，采用风能和波浪能进行互补发电根据波浪和风向大体一致的原理，上部通过风力机发电，水下通过水流波浪发电，提高了发电效率。
本发明采用的技术方案是：一种风能和波浪能互补发电的海洋浮标，包括风扇叶片、风力发电机、垂直轴、浮标主体、永磁体、磁感线圈、控制器和水轮机；
所述浮标主体露出海面的部分上方安装有风力发电机，风力发电机上安装有风扇叶片，风吹动风扇叶片，组成风能发电装置；
所述风力发电机的垂直轴与底部的水轮机轴嵌套相连，垂直轴上设置有永磁体，永磁体周围缠绕着磁感线圈，组成波浪能发电装置；
所述波浪能发电装置通过波浪能产生电能，波浪能发电装置与控制器连接，控制器的电源管理模块一部分直接与浮标主体连接，另一部分与蓄电池组连接，蓄电池组与浮标主体连接。
作为优选，所述风扇叶片通过连接轴连接有可调节方向的尾翼，所述当风力发电机的正方向与自然风风向发生一定的角度偏移时，尾翼会自动偏航至与自然风风向一致的位置，以确保风力发电机能得到最大的迎风面，从而提高风力发电机的的发电效率，做到风能的最大可利用率。
本发明设计了一种风能和波浪能互补的发电装置。浮标的上部装有可旋转的风力机，能够根据风向调整风叶的方向。垂直轴内部与浮标底部的水轮旋转轴嵌套相连，水轮机主轴上困绑着永磁体，两侧缠绕着磁感线圈。风向和浪基本方向一致，海面上风带动风力机转动发电，水下水流带动水轮转动，轴切割磁感线圈产生电动势。
有益效果：本发明实现了风能和波浪能的互补发电，结构简单，发电效率高，弥补了传统波浪能发电，能量多级转换的过程中造成的能量损耗，直接利用海水流动的动能带动水轮机发电。风力发电技术成熟，做到了可再生能源的充分利用，最大化发电效益。
附图说明
图1为本发明风能和波浪能互补发电的海洋浮标的结构示意图；
图2是本发明风力发电机的结构示意图；
图3是本发明波浪能发电后的电源管理和负载使用流程图。
图中：1.风扇叶片；2.风力发电机；3.垂直轴；4.浮标主体；5永磁体；6.磁感线圈；7.控制器；8.水轮机；9.连接轴；10.尾翼。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详述：
如图1-3所示，一种风能和波浪能互补发电的海洋浮标，包括风扇叶片1、风力发电机2、垂直轴3、浮标主体4、永磁体5、磁感线圈6、控制器7和水轮机8；
所述浮标主体4露出海面的部分上方安装有风力发电机2，海面上风力很大，波浪能一部分也来自于风力，风力发电机2上安装有风扇叶片1，风吹动风扇叶片1从而带动风力发电机2运转发电，组成风能发电装置；
所述风力发电机2的垂直轴3与底部的水轮机8轴嵌套相连，两者之间可以旋转，垂直轴3上设置有永磁体5，永磁体5周围缠绕着磁感线圈6，组成波浪能发电装置，由于风力和波浪的方向基本一致，当风吹过来时，风力发电机2迎风旋转发电，同时叶带动水轮机的轴迎向水流方向，波浪在海里带动水轮机转动，切割磁感线圈产生电能；
所述波浪能发电装置通过波浪能产生电能，波浪能发电装置与控制器7连接，控制器7的电源管理模块一部分直接与浮标主体4连接，用于负载的供电，另一部分与蓄电池组连接，将电能存储到蓄电池组中备用，蓄电池组与浮标主体4连接。
所述风扇叶片1通过连接轴9连接有可调节方向的尾翼10，所述当风力发电机2的正方向与自然风风向发生一定的角度偏移时，尾翼10会自动偏航至与自然风风向一致的位置，以确保风力发电机2能得到最大的迎风面，从而提高风力发电机2的的发电效率，做到风能的最大可利用率。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (2)
1.一种风能和波浪能互补发电的海洋浮标，其特征在于：包括风扇叶片、风力发电机、垂直轴、浮标主体、永磁体、磁感线圈、控制器和水轮机；
所述浮标主体露出海面的部分上方安装有风力发电机，风力发电机上安装有风扇叶片，组成风能发电装置；
所述风力发电机的垂直轴与底部的水轮机轴嵌套相连，垂直轴上设置有永磁体，永磁体周围缠绕着磁感线圈，组成波浪能发电装置；
所述波浪能发电装置与控制器连接，控制器的电源管理模块一部分直接与浮标主体连接，另一部分与蓄电池组连接，蓄电池组与浮标主体连接。
2.根据权利要求1所述的一种风能和波浪能互补发电的海洋浮标，其特征在于：所述风扇叶片通过连接轴连接有可调节方向的尾翼。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180424 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |