CN112302858A - 一种全方位吸收水波浪能的发电球装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种全方位吸收水波动能的发电球装置，包括水泥柱、横梁、横梁螺栓、锁链、发电球，横梁用横梁螺栓安装于水泥柱上，水泥柱深埋在沙土下，横梁中间有一小孔，锁链一端扣在其中，锁链另一端扣住发电球，发电球漂浮在水面上。水面有有波动时，发电球内部呈偏心状态、可发生相对转动，发生电磁感应现象，产生的电流传输至岸边的电力设备，电流最后可传送至用户终端。

Description

一种全方位吸收水波浪能的发电球装置

技术领域

本发明涉及振动机械能与电能的转化装置及新型能源领域，具体是一种全方位吸收水波浪能的发电球装置。

背景技术

江流、海岸在中国分布众多，是水力发电的主要利用对象，目前，水力发电利用的水能主要是蕴藏于水体中的位能，因而水电站大都建设在偏远山区。但是，江河水流的波动非常常见，若能有效利用转化，也会产生可观的发电量。

把发电机的外观设计为球形，是一种有效的吸收多方位振动方式。如申请号201410110360.7公开的一种微小振动球形机器人，利用机器人在运动过程中的振动，通过微型振动发电机转化为电能；如申请号201110207596.9公开的一种振动发电机，底座固定，可吸收多方向的振动冲击发电。

江河水流波动和海浪波动是低频振动的一种表现形式，并且分布广泛，如何高效率转化江河水流中蕴藏的振动，很多开发者给出了自己的方法。如申请号201810342255.4公开的一种永磁式水振动能量捕获发电装置，其利用中小型河流中水流的振动能量发电，不需要水位落差，但是吸收振动的装置是振动片，垂直于振动片的振动转化效率最高，水流波动越不垂直于振动片，转化效率越低；如申请号201010235032公开的一种水流振动发电机，其能利用江河、浅水中的振动能，但以弹簧为阵子，不够可靠。

鉴于此，本发明提供一种全方位吸收水波浪能的发电球装置。

发明内容

本发明要解决的问题是现有装置存在的技术缺陷，不能高效率转化水波动的振动能，本发明提供一种全方位吸收水波浪能的发电球。该发电球可安装于江河海岸边，可全方位吸收水流波动，并以高效率转化为电能。

本发明的构思是：本发明使用球形外壳吸收振动，内部结构为多层球壳结构，里层放置磁体，中层布置线圈，里层和中层通过滚珠保持恒定间隙和相对运动，外层用于防锈防腐蚀保护。

本发明采用以下方案来实现上述目的，本发明提供的是一种全方位吸收水波浪能的发电球装置，包括水泥柱、横梁、横梁螺栓、锁链、发电球，横梁用横梁螺栓安装于水泥柱上，横梁中间有一小孔，锁链一端扣在其中，锁链另一端扣住发电球，发电球漂浮在水面上。其中发电球包括玻璃钢保护层、密封圈、玻璃钢保护层螺栓、硅钢层螺栓、硅钢层、偏心球、小滚球、十字节、十字节螺栓、永磁体、硅钢层、凸台、线圈层、滚珠、滚珠支架、密封塞。永磁体嵌入偏心球表面，滚珠支架组成两个有一直径重合的垂直交叉的环，交叉处用十字节连接，滚珠套在滚珠链上，线圈层通过2个凸台焊接在硅钢层上，线圈层和硅钢层均由8个八分之一球面用硅钢层螺栓拼接而成，线圈绕在线圈层和硅钢层中间的凸台上，同时，线圈层内侧紧贴滚珠，玻璃钢保护层由2个半球壳通过玻璃钢保护层螺栓拼接组成，密封圈夹在玻璃钢保护层中间，玻璃钢保护层套在硅钢层外侧。硅钢层的8个八分之一球面拼接处共有16个小孔，小孔孔向沿球径方向，在玻璃钢保护层硅钢层的拼接处，开有1个小孔，该处安装密封塞，球体内部线圈从该处引出。

所述的偏心球是重心不在球心处的偏心球体，当球运动时会产生回位势能，如“不倒翁”。

所述的螺纹连接组件均为高强度材质。

所述的玻璃钢保护层应防腐蚀、防锈、防冲击变形、绝缘。

由于采用上述技术方案，当水面有波动，偏心球可与线圈层和硅钢层发生相对运动，偏心球表面安装有永磁体，线圈层和硅钢层的中间间隙处布置有线圈，两者中间有可自由运动的滚珠，进而可发生电磁感应现象，产生电流。

本发明的有益效果是：设计的发电球内部结构呈对称设计、重心呈偏心状态，能以相同的高效率吸收全方向的水面振动，并转化为电能输出，可根据实际情况和实际需要组装所需数量的发电球，搭配出适合的装机容量，而且结构简单，安装方便，使用条件要求低。

附图说明

图1为本发明提供一种全方位吸收水波浪能的发电球装置的总体示意图

图2为本发明提供一种全方位吸收水波浪能的发电球装置发电球外形图。

图3为本发明提供一种全方位吸收水波浪能的发电球装置的内部示意图。

图中：

1、水泥柱 2、横梁 3、横梁螺栓

4、锁链 5、发电球

501、玻璃钢保护层 502、密封圈 503、玻璃钢保护层螺栓

504、硅钢层螺栓 505、硅钢层 506、小孔

507、偏心球 508、小滚球 509、十字节

510、十字节螺栓 511、永磁体 512、凸台

513、线圈层 514、滚珠 515、滚珠支架

516、密封塞

具体实施方案

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1所示，本发明为一种全方位吸收水波浪能的发电球装置，包括：水泥柱1、横梁2、横梁螺栓3、锁链4、发电球5，横梁2用横梁螺栓3安装于水泥柱1上，水泥柱1深埋在沙土下，横梁2中间开有一小孔，锁链4一端扣在其中，锁链4另一端扣住发电球5，发电球5漂浮在水面上。锁链4的长度应能使发电球5漂浮在水面上，并且要求，海水退潮后，发电球5的最低处与横梁2至少有2个发电球5球直径的距离，安装完成后能在一定范围内波动，要保证发电球5能吸收足够的振动、产生可观的电量，发电球5可在一定范围内随水面波动而振动，进而使发电球5内部结构发生相对运动，产生电流，产生的电流可传输至岸边的整流器、蓄电瓶、逆变器，最终可输送至用户终端。

如图2至图3所示，本发明为一种全方位吸收江河水流波动的发电球装置，包括：玻璃钢保护层501、密封圈502、玻璃钢保护层螺栓503、硅钢层螺栓504、硅钢层505、小孔506、偏心球507、小滚球508、十字节509、十字节螺栓510、永磁体511、凸台512、线圈层513、滚珠514、滚珠支架515、密封塞516。偏心球516位于最里层，偏心球507为不导磁材料制成的重心不在球心的偏心球体，其表面的两个相互垂直的大圆周方向每相隔40°开有矩形槽，矩形槽在圆周方向占20°，一共有12个矩形槽，这样的每个矩形槽中嵌入有一个尺寸近似的外形为球面矩形永磁体511，嵌入后，永磁体511的外表面于偏心球507的球表面重合，这12个永磁体511使用这样的排布方式：同一个圆周上的永磁体511，N极与N极相对，S极与S极相对，因为偏心球511上有2个这样的圆周，故把这个圆周绕2个十字节509所确定的中心轴线旋转90°后，即为另一个圆周上的排布。这样排布永磁体511的特点是使用了较少的永磁体511，同时可让磁场更多的分布在偏心球511球面。

单条滚珠支架515外形为半个圆周，其刚度和强度均很高，每个滚珠支架515上套有15个滚珠514，滚珠支架515截面直径为1mm，滚珠514球直径为2mm，滚珠514和滚珠支架515的表面粗糙度不超过0.6，每个滚珠514可在其所在的滚珠支架515上自由转动和滑动；2个十字节509连接了4个滚珠支架515，把偏心球507包裹在其中，十字节509的中心处与偏心球507之间的间隙内扣有1个小滚球508，2个十字节509及小滚球508和其连接的4根滚珠支架515可在偏心球516球面自由转动。

线圈层513的外形为8个八分之一球面组成的球壳，其构成为：使用聚乙烯材料在球面上浇注已布置的“回”形线圈，冷凝后为八分之一球面；硅钢层505为高导磁材料硅钢制成的8个八分之一球面组成的球壳，1个八分之一球壳的线圈层505和1个八分之一球壳的硅钢层505通过2个球面矩形形状的长条形的凸台512焊接固定，凸台512厚度为2mm，即硅钢层505的内球面和线圈层513的外球面之间留有2mm的间隙，线圈层513厚度为1mm，故气隙为3mm，导线以从凸台512附近的小孔506引出，引出的8根导线最后全部从玻璃钢保护层501的拼接处的孔引出，在该孔安装密封塞516。

8个八分之一球面组成的硅钢层505之间通过硅钢层螺栓504拼接固定，每相邻的两个拼接面使用2个硅钢层螺栓504，一共使用了24个硅钢层螺栓504。线圈层513使用不导磁的高强度高刚度材料的原因是，让永磁体511散发的磁感线不变形的通过该层，使得磁感线在切割导线之前不会发生削弱，硅钢层505使用高导磁材料硅钢的原因是，把磁感线集中在以硅钢层505确定的边界内部，提高磁感线的利用率。

玻璃钢保护层501由2个半球形的球面拼接处开有12个通孔，其中11个通孔通过11个玻璃钢保护层螺栓503连接，剩下的1个通孔用于连接锁链4，其拼接处还夹有1个密封圈502，玻璃钢保护层501内表面开有与硅钢层505拼接处凸起宽度相同宽度的凹槽，以用于卡住硅钢层505，玻璃钢保护层501的拼接处上开有一个沿球径方向的孔，孔上安装密封塞516，密封塞14上开孔，导线从该处引出，空隙处涂密封胶。

本发明为一种全方位吸收水波动能波动的发电球装置，其详细工作过程是：横梁2用横梁螺栓3安装于水泥柱1上，横梁2中间开有一小孔，锁链4一端扣在其中，锁链4另一端扣住发电球5，发电球5漂浮在水面上，当水面有波动，以十字节509、滚珠514和滚珠支架515所确定的圆周面的内侧是偏心球507及永磁体511，外侧是线圈层513和硅钢层505，内外两侧会发生相对运动，进而发生电磁感应现象，产生电流，产生的电流可传输至岸边的整流器、蓄电瓶、逆变器，最终可输送至用户终端。实际应用中，可根据当地条件和实际需要自由确定发电球装置数量，以获得所需的装机容量。

以下为应用场景举例

把发电球装置布置在水流平缓的水段，发电球装置吸收的能量形式以水面波动为主。

把发电球装置布置水电站下游，该处水面振动明显，发电球装置吸收的能量形式以明显的水面振动为主，并可把产生的电能并入水电站一并输出至用户终端。

把发电球装置布置在水位落差大，但是不易修建水电站的位置，如瀑布下游，此时发电球装置吸收的能量以剧烈的冲击振动为主。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.本发明提供的一种全方位吸收水波浪能的发电球装置，包括：水泥柱1、横梁2、横梁螺栓3、锁链4、发电球5，横梁2用横梁螺栓3安装于水泥柱1上，水泥柱1深埋在沙土下，横梁2中间开有一小孔，锁链4一端扣在其中，锁链4另一端扣住发电球5，发电球5漂浮在水面上。其中发电球5包括：玻璃钢保护层501、密封圈502、玻璃钢保护层螺栓503、硅钢层螺栓504、硅钢层505、小孔506、偏心球507、小滚球508、十字节509、十字节螺栓510、永磁体511、凸台512、线圈层513、滚珠514、滚珠支架515、密封塞516。永磁体511嵌入偏心球507表面，滚珠支架515组成两个有一直径重合的垂直交叉的环，交叉处用十字节509连接，滚珠514套在滚珠支架515上，线圈层513通过2个凸台512焊接在硅钢层505上，线圈层513和硅钢层50均由8个八分之一球面用硅钢层螺栓104拼接而成，线圈层513和硅钢层505中间的凸台512上，同时，线圈层513内侧紧贴滚珠514，玻璃钢保护层501由2个半球壳通过玻璃钢保护层螺栓503拼接组成，密封圈502夹在玻璃钢保护层503中间，玻璃钢保护层501套在硅钢层505外侧。硅钢层505的8个八分之一球面拼接处共有16个小孔，小孔506孔向沿球径方向，在玻璃钢保护层501的拼接处开有小孔，该处安装密封塞516，球体内部线圈从该处引出。

2.根据权利要求书1所述的一种全方位吸收水波浪能的发电球装置，其特征在于：偏心球507为不导磁材料制成的重心不在球心的偏心球体，其表面的两个相互垂直的大圆周方向每相隔40°开有矩形槽，矩形槽在圆周方向占20°，一共有12个矩形槽。

3.根据权利要求书1所述的一种全方位吸收水波浪能的发电球装置，其特征在于：偏心球体的矩形槽中嵌入有一个尺寸近似的外形为球面矩形永磁体511，嵌入后，永磁体511的外表面于偏心球507的球表面重合，这12个永磁体511使用这样的排布方式：同一个圆周上的永磁体511，N极与N极相对，S极与S极相对，因为偏心球507上有2个这样的圆周，把这个圆周绕2个十字节509所确定的中心轴线旋转90°后，即为另一个圆周上的排布。

4.根据权利要求书1所述的一种全方位吸收水波浪能的发电球装置，其特征在于：单条滚珠支架515外形为半个圆周，每个滚珠支架515上套有15个滚珠514，每个滚珠514可在其所在的滚珠链515上自由转动和滑动；2个十字节509连接了4个滚珠支架515，十字节509的中心与偏心球507球面之间扣有一个小滚球508。

5.根据权利要求书1所述的一种全方位吸收水波浪能的发电球装置，其特征在于：十字节509的中心开有一个球面凹槽，十字节509的上下表面均为球面，十字节509的连接处开有通孔。

6.根据权利要求书1所述的一种全方位吸收水波浪能的发电球装置，其特征在于：线圈层513的外形为8个八分之一球面组成的球壳，其构成为：使用聚乙烯材料在球面上浇注已布置的“回”形线圈，冷凝后为八分之一球面。

7.根据权利要求书1所述的一种全方位吸收水波浪能的发电球装置，其特征在于：玻璃钢保护层501的拼接处的沿球径方向开有1个孔，孔上安装密封塞14。

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