CN108119294A - 一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置 - Google Patents

一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108119294A
CN108119294A CN201711335978.3A CN201711335978A CN108119294A CN 108119294 A CN108119294 A CN 108119294A CN 201711335978 A CN201711335978 A CN 201711335978A CN 108119294 A CN108119294 A CN 108119294A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mover
spring
output system
connecting shaft
energy output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711335978.3A
Other languages
English (en)
Inventor
肖龙飞
邓博贤
李扬
王彤彤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201711335978.3A priority Critical patent/CN108119294A/zh
Publication of CN108119294A publication Critical patent/CN108119294A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/32—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from a charging set comprising a non-electric prime mover rotating at constant speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1892—Generators with parts oscillating or vibrating about an axis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

本发明公开了一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置，包括能量输出系统，所述能量输出系统的底部设有垂荡板，在垂荡板上连接有用于将能量输出系统固定在海床上的锚泊线，所述能量输出系统的顶部通过外连接轴与浮子连接；所述能量输出系统包括壳体，在所述壳体内安装有直线发电机，直线发电机包括定子和动子，所述动子的底部通过连接弹簧与蓄电池连接，动子的顶部连接有内连接轴，内连接轴与外连接轴刚性连接，在所述内连接轴上设有固定块、以及若干斜弹簧；所述斜弹簧的两端分别与固定块和壳体的内壁相连，当浮子和动子随波浪上下振动时，斜弹簧通过拉伸和压缩，对动子的运动产生弹力作用产生负刚度，形成非线性系统。

Description

一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置
技术领域
本发明涉及可再生能源技术和海洋发电领域，具体地说，特别涉及到一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置。
背景技术
海洋覆盖了地球百分之七十的表面，其可利用的能量大大超过了目前全球能源需求的总合。海洋能是清洁的可再生能源，科学的开发和利用对缓解能源危机和环境污染问题具有重要意义。海洋能的种类多种多样，其中波浪能具有能量密度高、分布面广等优点。相较于风能、太阳能等其他可再生清洁能源，其能量密度最高。然而，在实际应用中波浪能发电装置存在能量捕获效率低，成本高，目前还无法大规模运用于生产实践。
目前利用波浪能的方案有很多种，其中采用直线发电机的振荡浮子式波浪能发电装置减少了能量转换的中间环节，发电效率更高，同时降低了装置的复杂性，便于维护。但现阶段的线性装置存在能量捕获效率低、带宽窄等弊端，即在装置发生共振时捕获能量最多，当入射波频率偏离装置固有频率时，捕获的能量大大降低。然而在实际海况中，波浪频率一般低于装置的固有频率，因此实际能量捕获效率低。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置，解决了传统线性波浪能发电装置的缺陷，拓宽了能量捕获带宽，增加在低频入射波时的能量捕获，而且在共振时浮子运动幅度相对较小，对发电装置具有保护作用，有利于延长其使用寿命。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置，包括能量输出系统，所述能量输出系统的底部设有垂荡板，在垂荡板上连接有用于将能量输出系统固定在海床上的锚泊线，所述能量输出系统的顶部通过外连接轴与浮子连接；
所述能量输出系统包括壳体，在所述壳体内安装有直线发电机，直线发电机包括定子和动子，所述定子通过导线与安装在壳体底部的蓄电池电连接；
所述动子的底部通过连接弹簧与蓄电池连接，动子的顶部连接有内连接轴，内连接轴与外连接轴刚性连接，在所述内连接轴上设有固定块、以及若干斜弹簧；
所述斜弹簧的两端分别与固定块和壳体的内壁相连，当浮子和动子随波浪上下振动时，斜弹簧通过拉伸和压缩，对动子的运动产生弹力作用产生负刚度，形成非线性系统。
进一步的，所述定子上设有感应线圈绕组，动子为带有永磁体的轴。
进一步的，所述斜弹簧沿固定块的外周面均匀分布。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
引入斜弹簧形成非线性双稳态系统，克服线性系统的缺点，提高振动能量吸收，尤其是低频时能量的吸收。
附图说明
图1为本发明所述的浮子式波浪能发电装置的结构示意图。
图2为本发明所述的能量输出系统的示意图。
图3为本发明所述的能量输出系统的A-A剖面图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1、图2和图3，本发明所述的一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置，包括能量输出系统3，所述能量输出系统3的底部设有垂荡板4，在垂荡板4上连接有用于将能量输出系统3固定在海床上的锚泊线5，所述能量输出系统3的顶部通过外连接轴2与浮子1连接；
所述能量输出系统3包括壳体，在所述壳体内安装有直线发电机14，直线发电机14包括定子9和动子10，所述定子9上设有感应线圈绕组，动子10为带有永磁体的轴；
所述定子9通过导线11与安装在壳体底部的蓄电池13电连接；
所述动子10的底部通过连接弹簧12与蓄电池13连接，动子10的顶部连接有内连接轴8，内连接轴8与外连接轴2刚性连接，在所述内连接轴8上设有固定块7、以及若干斜弹簧6，所述斜弹簧6沿固定块7的外周面均匀分布；
所述斜弹簧6的两端分别与固定块7和壳体的内壁相连，当浮子1和动子10随波浪上下振动时，斜弹簧6通过拉伸和压缩，对动子10的运动产生弹力作用产生负刚度，形成非线性系统。
本发明的工作原理如下：
将直线发动机简化为感应线圈绕组(定子)和带有永磁体的轴(动子)，当浮子随波浪振动带动永磁体振动，将中心轴与四周连接的斜弹簧随着动子的运动拉伸压缩，对动子的运动产生弹力相互作用，使系统出现负刚度，而负刚度可以显著提高振动能量特别是低频振动能量的吸收，使能量输出系统势能井(传统装置为单井)呈现双井特性，研究表明双井间跳动可以显著提高能量吸收。通过数值模拟，可以验证本发明能显著提高能量捕获效率，尤其是低频时的能量捕获效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置，其特征在于：包括能量输出系统(3)，所述能量输出系统(3)的底部设有垂荡板(4)，在垂荡板(4)上连接有用于将能量输出系统(3)固定在海床上的锚泊线(5)，所述能量输出系统(3)的顶部通过外连接轴(2)与浮子(1)连接；
所述能量输出系统(3)包括壳体，在所述壳体内安装有直线发电机(14)，直线发电机(14)包括定子(9)和动子(10)，所述定子(9)通过导线(11)与安装在壳体底部的蓄电池(13)电连接；
所述动子(10)的底部通过连接弹簧(12)与蓄电池(13)连接，动子(10)的顶部连接有内连接轴(8)，内连接轴(8)与外连接轴(2)刚性连接，在所述内连接轴(8)上设有固定块(7)、以及若干斜弹簧(6)；
所述斜弹簧(6)的两端分别与固定块(7)和壳体的内壁相连，当浮子(1)和动子(10)随波浪上下振动时，斜弹簧(6)通过拉伸和压缩，对动子(10)的运动产生弹力作用产生负刚度，形成非线性系统。
2.根据权利要求1所述的弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置，其特征在于：所述定子(9)上设有感应线圈绕组，动子(10)为带有永磁体的轴。
3.根据权利要求1所述的弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置，其特征在于：所述斜弹簧(6)沿固定块(7)的外周面均匀分布。
CN201711335978.3A 2017-12-14 2017-12-14 一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置 Pending CN108119294A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711335978.3A CN108119294A (zh) 2017-12-14 2017-12-14 一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711335978.3A CN108119294A (zh) 2017-12-14 2017-12-14 一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108119294A true CN108119294A (zh) 2018-06-05

Family

ID=62229895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711335978.3A Pending CN108119294A (zh) 2017-12-14 2017-12-14 一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108119294A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109854434A (zh) * 2019-03-22 2019-06-07 上海交通大学 自适应型双稳态浮子式波浪能发电装置及发电方法
CN113090437A (zh) * 2021-04-26 2021-07-09 大连海事大学 一种基于弹簧共振辅助的直驱式波浪能发电最大波能精准跟踪控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101715513A (zh) * 2007-04-18 2010-05-26 技术源于思维有限公司 用于波能量转换装置的阻尼器和阻尼结构
CN102900594A (zh) * 2012-10-08 2013-01-30 常熟理工学院 浮标用直线式磁极静止型波浪能发电装置
GB2522251A (en) * 2014-01-20 2015-07-22 Norwegian University Of Science And Technology Wave energy convertor
CN105697223A (zh) * 2016-04-26 2016-06-22 上海交通大学 非线性直驱浮子式波浪能发电装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101715513A (zh) * 2007-04-18 2010-05-26 技术源于思维有限公司 用于波能量转换装置的阻尼器和阻尼结构
CN102900594A (zh) * 2012-10-08 2013-01-30 常熟理工学院 浮标用直线式磁极静止型波浪能发电装置
GB2522251A (en) * 2014-01-20 2015-07-22 Norwegian University Of Science And Technology Wave energy convertor
CN105697223A (zh) * 2016-04-26 2016-06-22 上海交通大学 非线性直驱浮子式波浪能发电装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109854434A (zh) * 2019-03-22 2019-06-07 上海交通大学 自适应型双稳态浮子式波浪能发电装置及发电方法
CN109854434B (zh) * 2019-03-22 2024-01-09 上海交通大学 自适应型双稳态浮子式波浪能发电装置及发电方法
CN113090437A (zh) * 2021-04-26 2021-07-09 大连海事大学 一种基于弹簧共振辅助的直驱式波浪能发电最大波能精准跟踪控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101938230B (zh) 波浪振动压电发电与太阳能组合发电方法及其发电系统
CN207033643U (zh) 一种波浪能收集装置
CN106968871B (zh) 一种多节漂浮式波浪能电磁发电机
CN105697223B (zh) 非线性直驱浮子式波浪能发电装置
CN102647112B (zh) 旋转式压电发电装置
CN105680720A (zh) 多自由度压电-电磁复合式多方向宽频带动能采集器
CN107218171A (zh) 一种波浪能收集装置
CN109882359B (zh) 一种基于多层介电弹性体膜叠加的风力发电装置
CN103939267B (zh) 一种利用海洋波浪能和平动动能的发电系统
CN105781858B (zh) 耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置
CN108119294A (zh) 一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置
CN116317693A (zh) 一种动力机械的复合式振动俘能装置
CN214756109U (zh) 一种复合摩擦发电装置
CN104696149A (zh) 一种多状态稳定波浪能发电装置
CN211531327U (zh) 一种振动取电的无线声音采集设备
CN201781430U (zh) 船上压电发电装置
CN213807919U (zh) 一种一基多体式波浪能发电装置
CN205714566U (zh) 耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置
CN112332629A (zh) 一种基于直线发电机的新型波浪发电装置
CN209115248U (zh) 波浪能发电装置
CN205714565U (zh) 非线性直驱浮子式波浪能发电装置
CN221748127U (zh) 一种基于偏心盘的全向多层机械能收集装置
CN101640469A (zh) 海浪发电网
CN101614198A (zh) 压力发电机
CN101769223A (zh) 海浪发电方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
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: 20180605

RJ01 Rejection of invention patent application after publication