CN114458560A - 一种基于磁悬翼的发电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于磁悬翼的发电方法，涉及到发电方法领域，利用磁悬翼构成的质量块与第一永磁单元组成的惯性振子，在磁悬翼上设置同极相对的第一永磁单元，且相互产生斥力，使得在发电装置在静止状态下，磁悬翼保持悬浮的平衡状态。磁悬翼在海浪或其他外部能量激励下，吸收推动船体颠簸的波浪能量，产生在平衡位置附近的往复运动，将波浪的机械能合理储存,并通过单向轴承将磁悬翼的往复摆动转换成转子的单向旋转，同时发电电机的定子线圈对转子的磁场的耦合产生脉动感应电势,最后利用整流电路和储能电池将脉动电势转换成稳定电压并给电气负载设备供电，具有能量转换效率和体积功率密度高的优点。

Description

一种基于磁悬翼的发电方法

技术领域

本发明涉及发电方法领域，特别涉及一种基于磁悬翼的发电方法。

背景技术

在现有的发电技术中，尤其是海上发电诸如游艇、渔船、交通艇之类的船舶长期航行于海上，需要随船携带发电装置组以满足日常用电的需要，即便在锚泊的时候也需要电源以提供照明、通讯和一些生活用电及小功率生产用电。

现有的海上发电装置类型一般包括燃料发电、风力发电和太阳能发电，其中燃料发电耗费不可再生能源的同时，也对环境造成了一定的污染，而太阳能发电和风力发电的成本较高，并且对天气环境要求也比较高，太阳能发电通常需要一个巨大的太阳能电板，风力发电也需要携带一个巨大的扇叶，而有些小型船舶和浮漂通常不方便配置大型装置解决电力供应问题。

实际上，在江河湖海中奔涌不息的波浪蕴含巨大的能量而且远比风力和太阳光的含能密度高，目前也有一些岸滩发电站采用海浪发电，但其机构相对复杂、难以做到体积和重量小型化、设计工作条件苛刻、成本高，所以难以移植应用到小型船舶和常设漂浮装置上。

此外，目前的波浪能的发电装置功能只有获取波浪能，将波浪能转换成电能的单一功能，并不具有将波浪能进行储存的能力，其发电效率低。因此，发明一种基于磁悬翼的发电方法来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于磁悬翼的发电方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于磁悬翼的发电方法，包括以下步骤：

S1：准备基于磁悬翼的发电装置，基于磁悬翼的发电装置包括：磁悬翼、发电电机、基座，发电电机包括固定设置在基座一侧的电机座，所述电机座内圈壁上设置有定子，定子中部设置有转子，所述转子的一端连接有固定在电机座中的内轴承，另一端连接有主轴，的外圈转动套设有两组单向轴承，磁悬翼包括固定在单向轴承外圈处的摆杆，摆杆的端部固定设置有第一永磁单元，所述基座的内圈处固定设置有三组呈环形阵列状分布的第二永磁单元，第二永磁单元与第一永磁单元对应，第一永磁单元上固定设置有摆锤，所述基座和发电电机之间设置有连接部连接，所述连接部包括固定在电机座开口处的卡盘和设置于卡盘中部的外轴承，外轴承转动套设在主轴的外部，所述内轴承固定在电机座的内圈处，所述基座的底部固定设置有安装板；

S2：承载式发电，将基座底部的安装板通过螺钉固定在载体的表面，载体如船体，随着水流带动船体摆动，使得基座中的摆锤带动摆杆和摆杆端部的第一永磁单元摆动，第一永磁单元摆动时与第二永磁单元相斥远离，从而激发第一永磁单元继续在基座中摆动，实现了使得摆杆通过单向轴承带动主轴转动，主轴转动时带动转子在定子中部转动，从而实现发电的目的。

优选的，S1中磁悬翼为成对设置，磁悬翼可设置为一对或多对。

优选的，每对磁悬翼左右对称连接在发电电机的输入部，一对磁悬翼包括对称安装在发电电机输入端的两部分，且第一永磁单元也对应设置为一对，且第一永磁单元同磁极相对固定安装在磁悬翼上。

优选的，所述磁悬翼与第一永磁单元组成的惯性振子，磁悬翼在第一永磁单元的同磁极磁力互的斥作用下保持悬浮并处于平衡状态，且平衡状态下的磁悬翼在外部能量激励下产生在平衡位置附近进行往复的摆动运动。

优选的，所述第一永磁单元在磁悬翼的摆动方向上，利用同磁极磁力互的斥作用对磁悬翼摆动运动提供反向作用力，发电电机在磁悬翼的摆动运动驱动下工作进行发电。

优选的，所述连接部设置于基座上方中心位置，磁悬翼的一端可转动地连接于连接部，磁悬翼绕连接部往复摆动，其摆动路径为弧线。

优选的，所述单向轴承将磁悬翼的往复摆动转化为发电电机的单向转动，磁悬翼的旋转中心连接于发电电机的输入端。

优选的，所述摆锤拆卸式地连接在摆杆的一端，且摆杆另一端铰接于连接部。

优选的，将S中基座中部的一组第二永磁单元替换呈电磁铁，在基座的外部设置有给电磁铁供电的蓄电池。

包括以下步骤：

A1：减摇，利用磁悬翼摆动进行发电，在其摆动过程受惯性作用，使其摆动方向与船体晃动方向相反，而由于摆锤具有一定的质量，因此能够在一定程度上减少船体的晃动，对船体晃动具有一定的减摇作用。

本发明的技术效果和优点：

本发明利用磁悬翼构成的质量块与第一永磁单元组成的惯性振子，在磁悬翼上设置同极相对的第一永磁单元，且相互产生斥力，使得在发电装置在静止状态下，磁悬翼保持悬浮的平衡状态。磁悬翼在海浪或其他外部能量激励下，吸收推动船体颠簸的波浪能量，产生在平衡位置附近的往复运动，将波浪的机械能合理储存,并通过单向轴承将磁悬翼的往复摆动转换成转子的单向旋转，同时发电电机的定子线圈对转子的磁场的耦合产生脉动感应电势,最后利用整流电路和储能电池将脉动电势转换成稳定电压并给电气负载设备供电，具有能量转换效率和体积功率密度高的优点，且能够将波浪的机械能以磁悬翼持续摆动的形式进行储存，能量利用率高，发电效果稳定且持续；

磁悬翼的摆动进行储能，利用磁悬翼运动过程中的磁力压缩距离不同，可以产生不同大小的作用力，即大浪导致每对磁悬翼之间的斥力增加，反弹的势能大，所以可储存高等级海况的能量；反之储存低等级海况的能量；实现同种机构，可收集能量范围更广，对不同海况的海浪利用率更高的情景；

常规的波浪发电装置需要与海水进行接触，容易受到海水腐蚀而损坏，而本发明所涉及的发电装置结构简单，可以设置于船舶舱体内，随着船舶航行中的船体摇动而持续发电，因此本发明的发电装置在制造时就可以不需要考虑防腐的问题，降低了制造成本，相应的也降低了后期使用的养护成本；

涉及到多种组合形式，可通过改变磁悬翼的质量、第一永磁单元的磁性大小、以及改变单向轴承的安装连接位置改变惯性振子的运动参数，从而适应不同环境的海域，摆锤和第一永磁单元也采用可拆卸的形式，对于不同的天气所造成的波浪幅度差异，也可以将摆锤和第一永磁单元进行针对性替换，达到发电效率最高的解决方案，使整个装置适配性好，发电效率高；

应用于船等水面交通工具上时，在一定程度上能对随着波浪晃动的船体起到一定的阻尼作用，由于其磁悬翼具有一定的惯性质量，并且其发电过程中磁悬翼的摆动方向受惯性作用与船体晃动方向相反，因此能够减少船体的晃动，具有一定的减摇作用。

附图说明

图1是本发明的一些实施例中基于磁悬翼的发电装置的整体结构图；

图2是本发明实施例1基于磁悬翼的发电装置的整体结构图；

图3是本发明实施例2基于磁悬翼的发电装置的整体结构图之一；

图4是本发明实施例2基于磁悬翼的发电装置的整体结构图之一；

图5是本发明实施例2-1基于磁悬翼的发电装置的整体结构图之一；

图6是本发明实施例2-1基于磁悬翼的发电装置的整体结构图之一；

图7是本发明实施例2-2基于磁悬翼的发电装置的整体结构图之一；

图8是本发明实施例2-2基于磁悬翼的发电装置的整体结构图之一；

图9是本发明实施例2-1单向轴承的安装结构图；

图10是本发明实施例2-2单向轴承的安装结构图；

图11是本发明的电气原理示意图。

图12为本发明的应用案例示意图。

图中：100、基座；140、连接部；200、磁悬翼；210、摆杆；220、摆锤；310、第一永磁单元；320、第二永磁单元；400、发电电机；420、定子；430、转子；440、主轴；450、内轴承；460、外轴承；470、卡盘；500、单向轴承。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-12所示的一种基于磁悬翼的发电方法，包括以下步骤：

S1：准备基于磁悬翼的发电装置，基于磁悬翼的发电装置包括：磁悬翼200、发电电机400、基座100，发电电机400包括固定设置在基座100一侧的电机座，电机座内圈壁上设置有定子420，定子420中部设置有转子430，转子430的一端连接有固定在电机座中的内轴承450，另一端连接有主轴440，440的外圈转动套设有两组单向轴承500，磁悬翼200包括固定在单向轴承500外圈处的摆杆210，摆杆210的端部固定设置有第一永磁单元310，基座100的内圈处固定设置有三组呈环形阵列状分布的第二永磁单元320，第二永磁单元320与第一永磁单元310对应，第一永磁单元310上固定设置有摆锤220，基座100和发电电机400之间设置有连接部140连接，连接部140包括固定在电机座开口处的卡盘470和设置于卡盘470中部的外轴承460，外轴承460转动套设在主轴440的外部，内轴承450固定在电机座的内圈处，基座100的底部固定设置有安装板；

S2：承载式发电，将基座100底部的安装板通过螺钉固定在载体的表面，载体如船体，本装置还可通过车载、风力的方式发电，随着水流带动船体摆动，使得基座100中的摆锤220带动摆杆210和摆杆210端部的第一永磁单元310摆动，第一永磁单元310摆动时与第二永磁单元320相斥远离，从而激发第一永磁单元310继续在基座100中摆动，实现了使得摆杆210通过单向轴承500带动主轴440转动，主轴440转动时带动转子430在定子420中部转动，从而实现发电的目的。

S1中磁悬翼200为成对设置，磁悬翼200可设置为一对或多对。

每对磁悬翼200左右对称连接在发电电机400的输入部，一对磁悬翼200包括对称安装在发电电机400输入端的两部分，且第一永磁单元310也对应设置为一对，且第一永磁单元310同磁极相对固定安装在磁悬翼200上。

磁悬翼200与第一永磁单元310组成的惯性振子，磁悬翼200在第一永磁单元310的同磁极磁力互的斥作用下保持悬浮并处于平衡状态，且平衡状态下的磁悬翼200在外部能量激励下产生在平衡位置附近进行往复的摆动运动。

第一永磁单元310在磁悬翼200的摆动方向上，利用同磁极磁力互的斥作用对磁悬翼200摆动运动提供反向作用力，发电电机400在磁悬翼200的摆动运动驱动下工作进行发电。

连接部140设置于基座100上方中心位置，磁悬翼200的一端可转动地连接于连接部140，磁悬翼200绕连接部140往复摆动，其摆动路径为弧线。

单向轴承500将磁悬翼200的往复摆动转化为发电电机400的单向转动，磁悬翼200的旋转中心连接于发电电机400的输入端。

摆锤220拆卸式地连接在摆杆210的一端，且摆杆210另一端铰接于连接部140。

将S1中基座100中部的一组第二永磁单元320替换呈电磁铁，在基座100的外部设置有给电磁铁供电的蓄电池。

一种基于磁悬翼的发电方法，还包括以下步骤：

A1：减摇，利用磁悬翼200摆动进行发电，在其摆动过程受惯性作用，使其摆动方向与船体晃动方向相反，而由于摆锤220具有一定的质量，因此能够在一定程度上减少船体的晃动，对船体晃动具有一定的减摇作用。

基于磁悬翼的发电装置包括磁悬翼200和发电电机400。

磁悬翼200一端与发电电机400的输入端相连接，磁悬翼200上设置有第一永磁单元310，且第一永磁单元310同磁极相对设置。

磁悬翼200与第一永磁单元310组成的惯性振子，磁悬翼200在第一永磁单元310的同磁极磁力互的斥作用下保持悬浮并处于平衡状态，且平衡状态下的磁悬翼200在外部能量激励下产生在平衡位置附近进行往复的摆动运动。

第一永磁单元310在磁悬翼200的摆动方向上，利用同磁极磁力互的斥作用对磁悬翼200摆动运动提供反向作用力，发电电机400在磁悬翼200的摆动运动驱动下工作进行发电。

需要说明的是，如图1所示，磁悬翼200为成对设置，磁悬翼200可设置为一对或多对。

其中，每对磁悬翼200左右对称连接在发电电机400的输入部。

一对磁悬翼200包括对称安装在发电电机400输入端的两部分，且第一永磁单元310也对应设置为一对，且第一永磁单元310同磁极相对固定安装在磁悬翼200上。

还需要说明的是，本发明公开的一种基于磁悬翼的发电装置其采用永磁铁之间的磁极互斥原理，利用磁悬翼200与第一永磁单元310组成的惯性振子，将波浪的机械能以磁悬翼200往复摆动的形式暂时保存,将外部机械能转换为磁悬翼往复摆动的机械能储存，并通过将磁旋翼200的往复摆动运动转换为发电电机的持续转动运动，进行发电工作，整个发电过程持续且连续，发电效果稳定，并且利用惯性能将初始动能进行暂时储存，能量利用率高，磁悬翼200往复摆动运动使其输出的能量密度提高，解决了现有技术中的发电装置，尤其是波浪能发电装置的发电效果不稳定、发电设备结构复杂养护成本高以及发电效率低的问题。

此外，目前波浪能发电装置构对于不同海况的波浪转换率受结构所限，应用面比较局限，而基于磁悬翼的发电装置可对波浪能进行吸收，并通过磁悬翼摆动的形式将波浪能进行存储，利用一对磁悬翼运动过程中，第一永磁单元的磁力压缩距离不同，可以产生不同大小的作用力（本专利主要利用斥力），即大浪导致磁悬翼之间的斥力增加，反弹的势能大，所以可储存高等级海况的能量；反之储存低等级海况的能量，实现同种机构，可收集能量范围更广，对不同海况的海浪利用率更高的情景。

而在一个完整的磁悬翼200发电过程内，磁悬翼200的摆动过程实际上可持续多次，在磁悬翼200进行摆动的过程中，波浪所携带的机械能也会持续的对磁悬翼200的摆动运动进行能量补充，因此，从一定意义上来讲，本发明的发电装置的发电过程是完全持续的。

相较于现有技术而言，现有的波浪发电装置都是当有波浪介入的时候，发电装置才能进行发电工作，而在两次波浪之间的大段时间里，其摆动的惯性振子没有任何的驱动力，因此发电装置也就无法进行正常工作，这也是现有的波浪发电装置输出电压不稳定和能量转换效率低的原因，而本发明的技术方案其采用永磁铁之间的磁极互斥原理，使磁悬翼200与第一永磁单元310组成的摆动振子在磁力作用下可进行持续的摆动，可以将波浪的机械能以磁悬翼200往复摆动的形式暂时保存,提高了波浪能量的利用效率，储存的能量可以使磁悬翼200在两次波浪之间，磁悬翼200接收不到任何外力的情况下可继续进行摆动，使发电装置输出能量持续且稳定，并且对波浪的能量利用率高，磁悬翼200往复摆动运动使其输出的能量密度提高。

此外，由于磁悬翼200的持续摆动过程采用永磁铁的互斥原理，因此在摆锤220实际发生摆动的过程中，磁悬翼200不会与发电装置的结构框架发生实际碰撞，一方面避免碰撞损耗的机械能，另一方面也减小了磁悬翼200在摆动发电过程中与框架碰撞产生的噪声，进一步的，永磁互斥的阻尼形式也能杜绝磁悬翼200由于硬性碰撞对整个发电装置结构造成的破坏。

基于上述基本技术构思，在本发明的一种实施例中，发电装置还包括基座100和单向轴承500。

基座100心上方位置固定有连接部140，磁悬翼200的一端可转动地连接于连接部140；

磁悬翼200设置为一对或多对，且每对磁悬翼200通过所述连接部140分别对称悬挂在基座100的中心线两侧。

磁悬翼200绕连接部140往复摆动，其摆动路径为弧线。

发电电机400的输入端还安装有单向轴承500，单向轴承500用于将磁悬翼200的往复摆动转化为发电电机400的单向转动。

磁悬翼200的旋转中心连接于发电电机400的输入端。

发电电机400的输入端还安装有单向轴承500。

单向轴承500用于将摆锤220和摆杆210的往复摆动转化为发电电机400的单向转动。

需要说明的是，如图1所示，磁悬翼200受到波浪的机械能作用发生摆动，单向轴承500将磁悬翼200的往复摆动转化为发电电机400的单向转动，发电电机400通过旋转产生感应电势,最后利用电势转换成稳定电压并给设备供电，磁悬翼200在摆动路径内的摆动过程持续受到第一永磁单元310的磁力的反向作用，不断地利用磁极相斥原理进行充能、放能，使磁悬翼200持续摆动。

为方便下述实施例的说明，在本申请的具体实施例中，如图2-8所示，在磁悬翼200中，连接在发电电机400两侧的一对磁悬翼200中的每一侧都包括：摆杆210和摆锤220。

摆锤220可拆卸地连接在摆杆210的一端，且摆杆210另一端铰接于连接部140。

其中，摆锤220作为主要起增大摆动惯性作用的配重单元，通过摆锤220拆卸替换调整惯性振子的质量，适用不同的发电环境。

基于上述方式，在本发明的一种具体实施例，如图2所示的实施方式，第一永磁单元310安装在摆杆210上靠近连接部140的位置，如图1所示的实施方式，第一永磁单元310安装在摆锤220上。

如图4，在实施例2中第一永磁单元310安装在摆锤220上，且第二永磁单元320放置在基座100上，且与摆锤220的摆动路径两端对应。

本发明在实际的应用过程中，由于波浪受天气、海域等环境因素影响较大，波浪的波幅并不是稳定持续的，由于波浪的机械能使本发明发电装置的主要发电动能，因此，在发电装置设计时，其能够增加发电装置环境适配性也是能够实现发电装置稳定输出发电的一个重要课题。

基于上述实施例，本发明可以通过更换摆锤220拆卸替换调整惯性振子的质量，调整惯性作用。以适应不同环境下的稳定持续发电。

在本发明的发电装置实际应用中，如图1-8所示，针对实际应用到实际情况，一般第一永磁单元310的安装包括以下两种实施例：

为方便下述实施例的理解，下述实施例以磁悬翼设置有一对为例进行说明，每对磁悬翼200分别对称设置在基座100中心线的两侧。

实施例1（以图2的安装形式为例）

第一永磁单元310固定安装在摆杆210上。

其中，分别安装在摆杆210的两个第一永磁单元310在其相互对应的一侧磁极相斥。

需要说明的是，将第一永磁单元310仅安装在摆杆210上，其利用分别安装在摆杆210的第一永磁单元310之间的同极斥力蓄能，实现磁悬翼200的往复摆动。

以图2为例，在船舶锚泊或航行的过程中，船体会随着波浪的起伏而上下颠簸，因此本发明的基座100也随船体上下颠簸，而基座100左右两侧的磁悬翼200构成的惯性质量整体由于惯性而趋向保持自己原来的位置。

当船舶随波浪向上运动时，该惯性质量整体会绕连接部140的枢轴向下转动（图2的实心箭头方向），于是一侧的摆杆210（图2的a侧）通过的单向轴承500(此时其处于锁止状态)驱使发电电机400的主轴旋转产生脉动感应电势,将机械能转换成电压稳定的电能而持续给电气负载设备供电。

同时，当一侧的摆杆210（图2的a侧）摆动到底部时，另一侧（图2的b侧）摆杆210同时也到达底部，此时分别安装在两个摆杆210上的第一永磁单元310相互一侧正对，且两个第一永磁单元310该侧为同极，相互产生斥力，随之两个第一永磁单元310之间的距离被压缩，此时第一永磁单元310磁力互斥储能，随这两个磁悬翼200之间磁力逐渐增大，直到摆杆210停止转动，此时磁力互斥所储存的能量逐渐释放，转化为两个摆杆210的反向运动。

需要说明的是，在一对磁悬翼200中，左右两侧的摆杆210是独立的个体，两侧的摆杆210的摆动在发电过程相互不影响，通常情况下，波浪带动船舶整体是上下运动，而基座100左右两侧的摆杆210基本也都是同上或同下运动。

因此要保证发电电机400旋转的连续性，需要保证两个磁悬翼200的单向轴承500锁止方向相反。

即，当一侧摆杆210向下摆动时，图2的a侧单向轴承500锁止，该侧的摆杆210带动发电电机400旋转，而另一侧，图2的b侧摆杆210同样向下摆动，但其单向轴承500为放松状态，该侧的摆杆210不会带动发电电机400旋转，相反，当船舶随波浪向下运动时该惯性质量整体会绕连接部140的枢轴向上转动，基于a侧摆杆210向下摆动达到磁极限位，在磁力互斥的作用和波浪运动的共同作用下，a侧摆杆210反向向上运动，在此过程中，a侧摆杆210连接的单向轴承500处于解锁状态，而b侧摆杆210同样在磁力互斥的作用和波浪运动的共同作用下向上运动，b侧摆杆210连接的单向轴承500则锁止，继续带动发电电机400旋转发电。

在上述一个周期的上下颠簸运动中，左右两侧的的摆杆210与对应的发电电机400相互作用和机电运动过程同步发生，而且在时间过程上是同步的。

因此，随着船舶的上下颠簸，上述过程在前述惯性质量整体与对应的发电电机400之间反复进行，因此本发明能够让船舶在锚泊或航行的过程中将波浪引起的船舶颠簸蕴含的机械能转化成电能并给电气负载设备持续供电。

而在两次波浪之间的空白时段，摆杆210的摆动可完全依靠第一永磁单元310磁力互斥所储存的能量持续摆动,储存的能量可以使磁悬翼200在两次波浪之间，磁悬翼200接收不到任何外力的情况下可继续进行摆动，使发电装置输出能量持续且稳定，并且对波浪的能量利用率高，摆杆210和摆锤220往复摆动运动使其输出的能量密度提高。

实施例2（如图3和图4所示）

需要说明的是，图3和图4的实施方案区别在于：

当两端摆杆210达到底部时，图3依靠同磁极相对的第一永磁单元310产生的斥力使摆杆210运动反向，图4依靠第一永磁单元310和设置在基座100底部的第二永磁单元320和第一永磁单元310产生的斥力使摆杆210运动反向；

以下方案以图4的实施方案为例说明。

如图4所示，发电装置还包括第二永磁单元320，第二永磁单元320固定在基座100上，且第二永磁单元320安装位置在磁悬翼200的摆动路径末端。

其中，当磁悬翼200摆动到其摆动路径末端位置时，第一永磁单元310和第二永磁单元320相互对应的一侧磁极相斥。

需要说明的是，将第一永磁单元310即安装在摆锤220上，第二永磁单元320安装在基座100上摆杆210的摆动路径末端，实际第一永磁单元310和第二永磁单元320都是永磁体，安装保证第一永磁单元310和第二永磁单元320在摆杆210的摆动方向上，对摆杆210的运动提供反向作用力；即，当摆杆210摆动到其摆动路径末端位置时，摆锤220上的第一永磁单元310和基座上的第二永磁单元320相互对应的一侧磁极相斥。

其利用摆锤220上的第一永磁单元310和其运动路径末端的第二永磁单元320之间的同极斥力蓄能，实现摆杆210的往复摆动。

实施例2与实施例1的基本原理相同，在此不做赘述，而实施例2与实施例1的不同之处在于，实施例2在磁悬翼200的摆动路径的末端加设有第二永磁单元320，加强了磁力效果。

需要说明的是，磁悬翼200受到波浪的机械能作用发生摆动，当摆杆210摆动方向向下时（沿图4中的实心箭头摆动），摆杆210带动发电电机400的主轴转动，发电电机400发电，而当第一永磁单元310摆动运动路径末端，第一永磁单元310与第二永磁单元320对应且磁极相斥，摆杆210受到第一永磁单元310与第二永磁单元320之间的磁力斥力反向运动。

第二永磁单元320分别设置在摆杆210和摆锤220的摆动路径两侧，即，当摆杆210摆动方向向下时（沿图4中的实心箭头摆动），第一永磁单元310与设置在底部的第二永磁单元320对应且磁极相斥，摆杆210受到第一永磁单元310与第二永磁单元320之间的磁力斥力反向运动，当磁悬翼200摆动方向向上时（沿图4中的空心箭头摆动），第一永磁单元310与设置在顶部的第二永磁单元320对应且磁极相斥，摆杆210受到第一永磁单元310与第二永磁单元320之间的磁力斥力以及磁悬翼200自身的重力反向运动。

实施例2的优点在于两个摆杆210之间的独立效果更好，其在摆动发电的过程中两个摆杆210之间的运动不会相互影响，摆动更加稳定。

还需要说明的是，在本发明的其它实施方式中，磁悬翼200的设置数量可以是但不限于一对，也可以设置有多对，保证多对磁悬翼200的摆杆210相对于基座100的中心线阵列在发电电机400输入端轴的两侧，即能实现本发明的方案，因此，基于本发明的基本技术构思，无论将磁悬翼200的数量设置有多少对，均属于本发明的保护范围。

此外，基于上述两种实施例，目前波浪能发电机构对于不同海况的波浪转换率受结构所限，应用面比较局限，而本发明的基于磁悬翼的发电装置，可在磁悬翼200摆动过程，利用第一永磁单元310压缩距离不同，可以产生不同大小的作用力（本专利主要利用斥力），即大浪导致磁悬翼200之间的斥力增加，反弹的势能大，所以可储存高等级海况的能量；反之储存低等级海况的能量，可实现同种机构，可收集能量范围更广，对不同海况的海浪利用率更高的情景。

以实施1和实施2为例，可以通过调整第一永磁单元310和第二永磁单元320的磁性大小来调整惯性振子的运动持续性，进一步调整磁悬翼200在不同波浪环境下的工作状态。

即，当波浪较小的时候，适当地减小摆锤220配置单元的质量和/或增大第一永磁单元310的磁性，当波浪较大时，摆锤220的调整方案与上述方案相反即可。

对应的，第一永磁单元310和第二永磁单元320的磁性也可以相应进行调整，当波浪较小的时候，如图4所示，以实施例2为例，可增加底部的第二永磁单元320的磁性，同时减小顶部的第二永磁单元320的磁性，使摆锤220上升高度增加，且向下运动时受到的斥力增大，增大其摆动幅度。

对于增大第一永磁单元310磁性的方案中，也可以采用多个永磁铁阵列摆放的形式。

需要说明的是，对于不同的海域可适用不同摆锤220质量、以及不同第一永磁单元310磁力的的发电装置，增加发电装置对不同波幅的波浪的适配性，使发电效率更高，输出电压更稳定。

在发电装置实际出厂情况，关于摆锤220质量参数和第一永磁单元310磁性大小的设定，需要针对当前目标海域过去一年不同季节的波幅情况进行检测，并针对不同的季节的波浪波幅大小进行不同试验测算，得出最优的出厂参数值并进行投入使用。

还需要说明的是，基于上述实施例可以看出，本发明的发电装置是利用磁悬翼200摆动进行发电，在其摆动过程受惯性作用，使其摆动方向与船体晃动方向相反，而由于磁悬翼200为具有一定的质量惯性振子，因此能够在一定程度上能够起到阻尼器的作用，能够减少船体的晃动，对船体晃动具有减摇作用。

本申请的一些实施例中，如图11所示，发电电机400的输出端通过整流电路和充电电池与电气负载连接。

其中，整流电路为半波整流电路或全波整流电路中的一种。

本申请的一些实施例中，如图1-8所示，对于基于磁悬翼的发电装置的整体结构和形状的设计：

基座100包括：

形成基于磁悬翼的发电装置外部结构的支架110；

固定于所述支架底部的底座120；

支架110的上方设置有横梁130，连接部140设置于所述横梁130上。

在本发明的一种具体实施方式中，如图1-8所示，基座100整体为开口向上的半圆形的支架110。

在本发明的一种具体实施例中，基座100形成基于磁悬翼200的发电装置外部结构的支架和固定于支架底部的底座。

底座用于将发电装置固定在安装平面上，支架的上方设置有横梁，连接部设置于横梁上。

同时在本发明的其它实施例中，也就可以在基座100外部加设有外壳，其避免外部碰撞或风吹雨淋对发电装置中的磁悬翼200等运动部件造成损坏。

需要说明的是，基座100结构简单，方便维修，可以设置于船舶舱体内，随着船舶航行中的船体摇动，也可以安装固定在甲板上。

此外，基座100设计均为框架结构，因此占用体积较小，可在一定空间安装多个装置，多个发电装置的磁悬翼200的摆动方向可以设置为同向，也可以根据海浪的实际情况设置为多向。

本申请的一些实施例中，如图9-10所示，发电电机400包括电机座410、内轴承450、主轴440、定子420、转子430、外轴承460和卡盘470。

其中，主轴440为发电电机400的主轴，用于向发电电机400输入旋转驱动力。

本申请的一些实施例中，卡盘470嵌设电机座410的一端，主轴440的一端通过内轴承450设于电机座410的中心，主轴440的另一端通过外轴承460设于卡盘470的中心，定子420围绕转子430设于电机座410上，转子430嵌设于主轴440并被覆绕于定子420。

需要说明的是，发电电机400采用市面上常用的发电电机400，其发电原理在此不做赘述，而针对上述发电电机400和第一永磁单元310以及将单向轴承500的连接结构，本发明包括以下改进方案。

可将单向轴承500的安装设计为两种形式（以实施例2为例进行说明）：

实施例2-1（如图5、图6和图9所示）

主轴440通过单向轴承500与摆杆210连接，主轴440与转子430固定连接。

实施例2-2（如图7、图8和图10所示）

主轴440通过单向轴承500与转子430连接，主轴440与摆杆210固定连接。

两种设计形式分别可适用于不同的发电环境，使发电装置的环境适应性更好，使发电装置在不同的环境中都能够持续稳定的进行发电工作，发电效率更高。

对于上述两种设计形式的区别进行举例说明：

（1）将磁悬翼200以实施例2-1的形式安装在发电电机400上。

如图5、图6和图9所示，该设计方案更加适用于较为汹涌的海域，波浪带动船体的运动幅度较大，磁悬翼200的运动幅度大，将摆杆210相互独立分隔，使其每一侧的摆杆210都能够独立带动发电电机400旋转，所以致使发电电机400转动更加连续，当一侧摆杆210摆动，在单向轴承组件的作用下，摆杆210带动发电电机400转动，但是其转动到磁力斥力限位位置时，反向摆动，此时无法带动发电装置转动，但是另一侧的摆杆210的摆动方向可继续带动发电电机400继续旋转，如此往复，基座100两侧的摆杆210分别摆动带动发电电机400转动，发电电机400的持续，电力输出更加稳定。

本实施例的典型应用案例如图5、图6和图9所示，其具体的发电过程为：

将本实施例安装于小型船舶的船体底部的动力仓中并将其电力输出端与用电负载连接。

当船舶随波浪向上运动时，摆杆210会绕连接部140的枢轴向下转动，于是单侧的摆杆210（如图6的a侧）通过的单向轴承500(此时其处于锁止状态)驱使发电电机400的主轴440旋转并带动转子430旋转，发电装置的定子线圈与转子的磁极产生的磁场的耦合而产生脉动感应电势,最后利用整流储电模组的整流电路和储能电池将摆杆210和摆锤220构成的惯性质量整体按所蕴含的机械能转换成电压稳定的电能而持续给电气负载设备供电。

同时，当摆杆210向下旋转到极限位置时停止旋转，摆杆210摆动路径底部的第二永磁单元320与安装于摆锤220的第一永磁单元310之间的距离被压缩，此时磁悬翼200与第二永磁单元320进行磁力互斥储能。

主轴两侧的摆杆210的摆动在发电过程相互不影响，通常情况下，波浪带动船舶整体是上下运动，而基座100左右两侧的摆杆210基本也都是同上或同下运动，因此要保证发电电机400旋转的连续性，两个摆杆210与主轴440的单向轴承500锁止方向相反，即，当一侧摆杆210向下摆动时，以图6的a侧为例，a侧单向轴承500锁止，该侧的摆杆210带动发电电机400旋转，而另一侧，图6的b侧摆杆210同样向下摆动，但其单向轴承500锁止与主轴440的为放松状态，该侧的磁悬翼200不会带动发电电机400旋转，相反，当船舶随波浪向下运动时该惯性质量整体会绕连接部140的枢轴向上转动，基于a侧摆杆210向下摆动达到磁极限位，在磁力互斥的作用和波浪运动的共同作用下，a侧摆杆210反向向上运动，如图5，在此过程中，a侧摆杆210连接的单向轴承500处于解锁状态，而b侧摆杆210同样在磁力互斥的作用和波浪运动的共同作用下向上运动，b侧摆杆210连接的单向轴承500则与主轴440锁止，继续带动发电电机400旋转发电。

（2）将磁悬翼200以实施例2-2的形式安装在发电电机400上。

如图7、图8和图10所示，该设计方案适用于较为平静的海域，海域波浪比较小，并不太容易带动摆锤220和摆杆210进行大幅度摆动，发电电机400转动缓慢，导致发电效率较低，采用实施例2-2的连接形式，将基座100两侧的摆杆210和电机的主轴440固定为一整体，在静止状态下，其受重力作用系统达到不稳定的平衡状态，整个装置稍稍受到外力作用即可破坏此平衡状态，摆锤220和摆杆210随即进行大幅度摆动，同时摆动的两端受到第一永磁单元310磁力作用的反斥，同时结合摆锤220和摆杆210自身受到的重力作用，使磁悬翼200进行高频并持续的摆动，持续带动发电电机400旋转。

本实施例的典型应用案例如图7、图8和图10所示，其具体的发电过程为：

实施例2-2的发电原理和波浪能储存原理基本与实施例1相同，不同之处在于：主轴440通过单向轴承与转子430连接，主轴440与摆杆210固定连接。

本实施例的工作过程如下：

在船舶锚泊或航行的过程中，对于波浪较小的海域，基座100随船体的运动并非是上下颠簸而是左右晃动，而在基座100左右晃动过程中。

当船舶随波浪向左运动时，以图7为例，可将a侧、b侧的摆杆210和主轴440看做一个惯性质量整体，惯性质量整体由于惯性而趋向保持自己原来的位置，即，摆杆210右转动（逆时针），摆杆210带动主轴440旋转，主轴440借助于单向轴承(此时其处于锁止状态)驱使发电电机400的转子430旋转，发电装置的定子线圈与转子的磁极产生的磁场的耦合而产生脉动感应电势,最后利用整流储电模组的整流电路和储能电池将摆杆210和摆锤220构成的惯性质量整体按所蕴含的机械能转换成电压稳定的电能而持续给电气负载设备供电。

同时，当a侧摆杆210向下旋转到极限位置时停止旋转，摆杆210摆动路径底部的第二永磁单元320与安装在摆锤220上的第一永磁单元310之间的距离被压缩，此时第一永磁单元310与第二永磁单元320进行磁力互斥储能，b侧摆杆210向上旋转到极限位置时停止旋转，b侧摆杆210摆动路径顶部的第二永磁单元320与安装在摆杆210上的第一永磁单元310之间的距离被压缩，此时第一永磁单元310和第二永磁单元320之间进行磁力互斥储能。

而当船舶随波浪向右运动时，该惯性质量整体会绕枢轴向左转动（顺时针），如图8所示，在此过程中单向轴承500处于放松解锁状态，此时转子430由于惯性仍然保持的正向旋转，因此转子430储存的旋转惯性能仍然在转换成电能而持续给电气负载设备供电。

基于上述两种实际应用的说明，本发明发电装置的环境适应性更好，发电装置在激烈或平稳的环境中都能够持续稳定的进行发电工作，发电效率更高。

Claims (10)

1.一种基于磁悬翼的发电方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：准备基于磁悬翼的发电装置，基于磁悬翼的发电装置包括：磁悬翼、发电电机、基座，发电电机包括固定设置在基座一侧的电机座，所述电机座内圈壁上设置有定子，定子中部设置有转子，所述转子的一端连接有固定在电机座中的内轴承，另一端连接有主轴，的外圈转动套设有两组单向轴承，磁悬翼包括固定在单向轴承外圈处的摆杆，摆杆的端部固定设置有第一永磁单元，所述基座的内圈处固定设置有三组呈环形阵列状分布的第二永磁单元，第二永磁单元与第一永磁单元对应，第一永磁单元上固定设置有摆锤，所述基座和发电电机之间设置有连接部连接，所述连接部包括固定在电机座开口处的卡盘和设置于卡盘中部的外轴承，外轴承转动套设在主轴的外部，所述内轴承固定在电机座的内圈处，所述基座的底部固定设置有安装板；

S2：承载式发电，将基座底部的安装板通过螺钉固定在载体的表面，载体如船体，随着水流带动船体摆动，使得基座中的摆锤带动摆杆和摆杆端部的第一永磁单元摆动，第一永磁单元摆动时与第二永磁单元相斥远离，从而激发第一永磁单元继续在基座中摆动，实现了使得摆杆通过单向轴承带动主轴转动，主轴转动时带动转子在定子中部转动，从而实现发电的目的。

2.根据权利要求1所述的一种基于磁悬翼的发电方法，其特征在于：S1中磁悬翼为成对设置，磁悬翼可设置为一对或多对。

3.根据权利要求2所述的一种基于磁悬翼的发电方法，其特征在于：每对磁悬翼左右对称连接在发电电机的输入部，一对磁悬翼包括对称安装在发电电机输入端的两部分，且第一永磁单元也对应设置为一对，且第一永磁单元同磁极相对固定安装在磁悬翼上。

4.根据权利要求3所述的一种基于磁悬翼的发电方法，其特征在于：所述磁悬翼与第一永磁单元组成的惯性振子，磁悬翼在第一永磁单元的同磁极磁力互的斥作用下保持悬浮并处于平衡状态，且平衡状态下的磁悬翼在外部能量激励下产生在平衡位置附近进行往复的摆动运动。

5.根据权利要求4所述的一种基于磁悬翼的发电方法，其特征在于：所述第一永磁单元在磁悬翼的摆动方向上，利用同磁极磁力互的斥作用对磁悬翼摆动运动提供反向作用力，发电电机在磁悬翼的摆动运动驱动下工作进行发电。

6.根据权利要求5所述的一种基于磁悬翼的发电方法，其特征在于：所述连接部设置于基座上方中心位置，磁悬翼的一端可转动地连接于连接部，磁悬翼绕连接部往复摆动，其摆动路径为弧线。

7.根据权利要求6所述的一种基于磁悬翼的发电方法，其特征在于：所述单向轴承将磁悬翼的往复摆动转化为发电电机的单向转动，磁悬翼的旋转中心连接于发电电机的输入端。

8.根据权利要求7所述的一种基于磁悬翼的发电方法，其特征在于：所述摆锤拆卸式地连接在摆杆的一端，且摆杆另一端铰接于连接部。

9.根据权利要求8所述的一种基于磁悬翼的发电方法，其特征在于：将S中基座中部的一组第二永磁单元替换呈电磁铁，在基座的外部设置有给电磁铁供电的蓄电池。

10.根据权利要求9所述的一种基于磁悬翼的发电方法，其特征在于：包括以下步骤：

A1：减摇，利用磁悬翼摆动进行发电，在其摆动过程受惯性作用，使其摆动方向与船体晃动方向相反，而由于摆锤具有一定的质量，因此能够在一定程度上减少船体的晃动，对船体晃动具有一定的减摇作用。

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