CN112128046A - 一种波浪能发电装置 - Google Patents

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祝朋
贾振楠
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郭志强
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Abstract

本发明公开了一种波浪能发电装置，包括：波浪能量捕获结构，用于接收波浪传递的推动力，以使所述推动力推动直线电机动子横向运动并转换为电能；发电装置，与所述波浪能量捕获结构相连，并位于所述波浪能量捕获结构侧上部，用于接收电能；支撑结构，用于对所述波浪能量捕获结构和发电装置支撑固定。本发明结构较简单，容易加工，制造成本较低，维护方便，波浪能量利用率高，可阵列排布；可以布置在海洋平台周围为海洋平台提供一定量的电力，与海洋平台共用海底固定装置；或者安装在近岸直立式防波堤上，同时该装置可减少波浪对防波堤的部分冲击，提高防波堤的使用寿命，保护沿岸海港和居民。

Description

一种波浪能发电装置
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及与防波堤结合的一种波浪能发电装置。
背景技术
化石能源的日益枯竭促使新能源的开发与利用越来越受到重视，新能源已经是大势所趋。新能源包括太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能等等，目前为止，运用最广泛技术最成熟的是太阳能与风能。随着海洋强国战略的实施，海洋能源的开发前景无限，海洋占据了地球大约70％的面积，其所含有的波浪能是无穷无尽的。波浪能是海洋能的一种具体形态，也是海洋能中最主要的能源之一，它的开发和利用对缓解能源危机和减少环境污染是非常重要的。汹涌的海浪运动产生巨大的、永恒的和环保的能量，如果能将海浪的动能及其他水面的波浪能充分利用起来，则世界能源的前景会相当广阔和光明。
能够最大程度运用波浪能的方式就是波浪能发电。目前世界上已有的波浪能发电装置有振荡浮子式、直驱式、液压式、越浪式等等。它们大部分都存在体积过大、成本过高、加工较复杂、噪音较大、易腐蚀、稳定性差、难以维护等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种波浪能发电装置，旨在解决现有体积过大、成本过高、加工较复杂、噪音较大、易腐蚀、稳定性差、难以维护的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种波浪能发电装置，包括：
波浪能量捕获结构，用于接收波浪传递的推动力，以使所述推动力推动直线电机动子横向运动并转换为电能；
发电装置，与所述波浪能量捕获结构相连，并位于所述波浪能量捕获结构侧上部，用于接收电能；
支撑结构，用于对所述波浪能量捕获结构和发电装置支撑固定。
优选的，所述发电装置，包括：
水平放置的刚性连杆、直线发电机动子、直线发电机定子、动子末端滚轮；
所述直线发电机动子安装在所述水平放置的刚性连杆上，并置于所述刚性连杆的外部；
所述直线发电机定子放置在所述发电机动子的外部，位置相对固定且不与所述发电机动子接触，留有一定的气隙；
所述蓄电池通过所述电线与所述直线发电机定子相连接
所述动子末端滚轮与所述水平放置的刚性连杆末端相连，并设置于所述水平放置的刚性连杆的下部。
优选的，所述波浪能量捕获结构，包括：捕能挡板、垂直放置的钢性连杆、挡板运动支撑滚轮、多个弹簧；
所述挡板运动支撑滚轮与所述捕能挡板相连，设置于所述捕能挡板的上下两面的侧边；
所述垂直放置的钢性连杆一端与所述捕能挡板上部相连，另一端与所述水平放置的刚性连杆相连；
所述多个弹簧设置于所述捕能挡板的背波面。
优选的，所述支撑结构，包括：
三角形钢结构、定子支撑结构、支撑滚轮运动轨道；
所述支撑滚轮运动轨道分别设置在所述挡板运动支撑滚轮与动子末端滚轮的下侧；
所述三角形钢结构一边与所述波浪能量捕获结构中的所述支撑滚轮运动轨道焊接，另一边与防波堤基体或海洋平台底座焊接相连；
所述定子支撑结构与所述直线发电机定子相连，并安装在其下部用以固定。
优选的，所述多个弹簧能根据波浪能量及频率调整其弹性系数。
优选的，所述捕能挡板前后两侧面设为向内凹陷的圆弧面。
本发明提供的一种新型波浪能发电装置，结构较简单，容易加工，制造成本较低，维护方便，波浪能量利用率高，可阵列排布；可以布置在海洋平台周围为海洋平台提供一定量的电力，与海洋平台共用海底固定装置；或者安装在近岸直立式防波堤上，同时该装置可减少波浪对防波堤的部分冲击，提高防波堤的使用寿命，保护沿岸海港和居民。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图示说明：1-三角形钢结构、2-弹簧、3-支撑滚轮运动轨道、4-挡板运动支撑滚轮、5-捕能挡板、6-垂直放置的钢性连杆、7-水平放置的刚性连杆、8-直线发电机动子、9-直线发电机定子、11-动子末端滚轮、12-蓄电池。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1本发明提供一种波浪能发电装置，包括：波浪能量捕获结构，用于接收波浪传递的推动力，以使所述推动力推动直线电机动子横向运动并转换为电能；发电装置，与所述波浪能量捕获结构相连，并位于所述波浪能量捕获结构侧上部，用于接收电能；支撑结构，用于对所述波浪能量捕获结构和发电装置支撑固定。
可以理解的是，发电装置通过刚性连杆与波浪能量捕获结构相连，并位于波浪能量捕获结构的侧上部，当波浪能量捕获结构随波浪前后运动时，波浪能量捕获结构接收波浪传递的推动力，同时，在防波堤反射波和弹簧回复力的作用下，以使所述刚性连杆带动直线发电机动子往复运动并转换为电能储存在储能设备中，支撑结构与发电装置和波浪能量捕获结构相连，用于对发电装置和波浪能量捕获结构支撑固定。
优选的，所述发电装置，包括：
水平放置的刚性连杆7、直线发电机动子8、直线发电机定子9、动子末端滚轮11、蓄电池12；
所述直线发电机动子8安装在所述水平放置的刚性连杆7上，并置于所述刚性连杆的外部；
所述直线发电机定子9放置在所述发电机动子8的外部，位置相对固定且不与所述发电机动子8接触，留有一定的气隙；
所述蓄电池12通过电线与所述直线发电机定子9相连接；
所述动子末端滚轮11与所述水平放置的刚性连杆7末端相连，并设置于所述水平放置的刚性连杆7的下部。
需要说明的是，通过与竖直放置的刚性连杆6垂直固定，水平放置的刚性连杆7可以在水平方向往复运动，直线发电机动子8固定在水平放置的刚性连杆7的外部，直线发电机定子9固定在岸基上同时放置在直线发电机动子8外部，并留有一定气隙，两者产生相对位移从而产生电能。动子末端滚轮11的设置可以保证直线发电机动子8的直线运动，起到支撑定位的作用，防止运动过程中的动子振荡，同时水平放置的直线发电机能够很好的抑制直线发电机的端部效应，延长直线发电机的使用寿命，减少维护成本。
一种实现方式中，所述波浪能量捕获结构，包括：捕能挡板5、垂直放置的钢性连杆6、挡板运动支撑滚轮4、多个弹簧2；
所述挡板运动支撑滚轮4与所述捕能挡板5相连，设置于所述捕能挡板5的上下两面的侧边；
所述垂直放置的钢性连杆6一端与所述捕能挡板5上部相连，另一端与所述水平放置的刚性连杆7相连；
所述多个弹簧2设置于所述捕能挡板5的背波面部。
可以理解的是，捕能挡板5随波浪往复运动，当捕能挡板5被入射波推动加速向前时，弹簧2压缩，竖直放置的刚性连杆6推动水平放置的刚性连杆7水平向前运动，进而带动直线发电机动子8与固定在岸基上的直线发电机定子9产生相对运动，产生电能；当弹簧弹力与波浪推力平衡之后，捕能挡板5减速向前，最终在更大的弹簧弹力以及反射波的推力作用下向反方向加速运动，在直线发电机定子9侧产生近似于正弦波形的电能，最后通过电线传送到蓄电池12中进行储存，从而实现整体结构的发电过程。
值得注意的是：整个装置的电机与蓄电池设备为常用设备，属于现有成熟技术，在此不再赘述其电性连接关系以及具体的电路结构。
优选的，所述支撑结构，包括：三角形钢结构1、定子支撑结构10、支撑滚轮运动轨道3；
所述支撑滚轮运动轨道3分别设置在所述挡板运动支撑滚轮4与动子末端滚轮11的下侧；
所述三角形钢结构1一边与所述波浪能量捕获结构中的所述支撑滚轮运动轨道3焊接，另一边与防波堤基体或海洋平台底座焊接相连；
所述定子支撑结构10与所述直线发电机定子9相连，并安装在其下部用以固定。
需要说明的是，三角形钢结构1一边与所述支撑滚轮运动轨道3焊接，另一边与防波堤基体或海洋平台底座焊接，用来保证捕能挡板5可以在水平方向往复运动；支撑滚轮运动轨道3可以保证滚轮在运动时不脱离设定方向，提升结构的稳定性。
一种实现方式中，所述多个弹簧2能根据波浪能量及频率调整其弹性系数。
优选的，所述捕能挡板5前后两侧面设为向内凹陷的圆弧面。
可以理解的是，弹性系数可调的多个弹簧2能够调整整个能量捕获结构的固有频率，使其尽可能接近波浪的频率以期接近或达到共振，从而更高效率吸收波浪能量；捕能挡板5前后两侧面是能量接收的最主要的位置，设置为向内凹陷的圆弧面，类似于收缩坡道的设计，可以在保证能量捕获结构稳定性的前提下最大限度的吸收入射波能量，提升发电装置的能量捕获效率，进而提升发电效率。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种波浪能发电装置，其特征在于，包括：
波浪能量捕获结构，用于接收波浪传递的推动力，以使所述推动力推动直线电机动子横向运动并转换为电能；发电装置，与所述波浪能量捕获结构相连，并位于所述波浪能量捕获结构侧上部，用于接收电能；支撑结构，用于对所述波浪能量捕获结构和发电装置支撑固定。
2.根据权利要求1所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述发电装置，包括：
水平放置的刚性连杆(7)、直线发电机动子(8)、直线发电机定子(9)、动子末端滚轮(11)、蓄电池(12)；所述直线发电机动子(8)安装在所述水平放置的刚性连杆(7)上，并置于所述水平放置的刚性连杆(7)的外部；所述直线发电机定子(9)放置在所述发电机动子(8)的外部，位置相对固定且不与所述发电机动子(8)接触，留有一定的气隙；所述蓄电池(12)通过电线与所述直线发电机定子(9)相连接；所述动子末端滚轮(11)与所述水平放置的刚性连杆(7)末端相连，并设置于所述水平放置的刚性连杆(7)的下部。
3.根据权利要求2所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述波浪能量捕获结构，包括：捕能挡板(5)、垂直放置的钢性连杆(6)、挡板运动支撑滚轮(4)、多个弹簧(2)；所述挡板运动支撑滚轮(4)与所述捕能挡板(5)相连，设置于所述捕能挡板(5)的上下两面的侧边；所述垂直放置的钢性连杆(6)一端与所述捕能挡板(5)上部相连，另一端与所述水平放置的刚性连杆(7)相连；所述多个弹簧(2)设置于所述捕能挡板(5)的背波面部。
4.根据权利要求3所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述支撑结构，包括：
三角形钢结构(1)、定子支撑结构(10)、支撑滚轮运动轨道(3)；所述支撑滚轮运动轨道(3)分别设置在所述挡板运动支撑滚轮(4)与动子末端滚轮(11)的下侧；所述三角形钢结构(1)一边与所述波浪能量捕获结构中的所述支撑滚轮运动轨道(3)焊接，另一边与防波堤基体或海洋平台底座焊接相连；所述定子支撑结构(10)与所述直线发电机定子(9)相连，并安装在其下部用以固定。
5.根据权利要求3所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述多个弹簧(2)根据波浪能量和频率调整其弹性系数。
6.根据权利要求3所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述捕能挡板(5)前后两侧面设为向内凹陷的圆弧面。
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