CN115030856A - 波浪能量收集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能量收集技术领域，公开一种波浪能量收集装置，包括：棱柱框架，包括上杆、侧杆和下杆，多个上杆连接形成棱柱结构的上底，多个下杆连接形成棱柱结构的下底，上底和下底通过侧杆连接；导杆，两端分别与上杆和下杆滑动连接，用于沿上杆或下杆滑动，任意相邻的两个侧杆之间均设有导杆；弹性件，分别与棱柱框架和导杆连接，用于驱动导杆向两个侧杆之间的中部运动；磁感装置，包括线圈组件和磁体组件，线圈组件和磁体组件分别与不同的导杆连接。任意相邻的两个侧杆之间均设有导杆，从而使得线圈组件和磁体组件能够在多个方向上相对位移，使得多个方向的波浪均可激励线圈组件和磁体组件产生相对位移，从而实现多方向的波浪能量的收集。

Description

波浪能量收集装置
技术领域
本发明涉及能量收集技术领域，特别是涉及一种波浪能量收集装置。
背景技术
波浪能指的是海洋波浪中所有的动能和势能，具有能量密度高，分布面广，储量丰富。现有技术中的振动能量收集装置通常只适用于固定方向的波浪能量的收集，对于多方向的波浪能量收集效率较低。因此，亟需提供一种能够进行对多方向的波浪能量进行收集的波浪能量收集装置。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种能够对多方向的波浪能量进行收集的波浪能量收集装置，以解决现有技术中的振动能量收集装置只适用于固定方向的波浪能量的收集，能量收集效率较低的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种波浪能量收集装置，包括：
棱柱框架，包括上杆、侧杆和下杆，多个所述上杆连接形成棱柱结构的上底，多个所述下杆连接形成棱柱结构的下底，所述上底和所述下底通过多个所述侧杆连接；
导杆，两端分别与相互平行的所述上杆和所述下杆滑动连接，用于沿所述上杆或所述下杆滑动，任意相邻的两个所述侧杆之间均设有所述导杆；
弹性件，分别与所述棱柱框架和所述导杆连接，用于驱动所述导杆向两个所述侧杆之间的中部位置运动；
磁感装置，包括线圈组件和磁体组件，所述线圈组件和所述磁体组件分别与不同的所述导杆连接。
进一步地，所述弹性件包括两组分别设置于所述导杆的两侧的弹簧组；
每组所述弹簧组均包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧的长度大于所述第二弹簧的长度，并且所述第一弹簧套装于所述第二弹簧的外侧，所述第一弹簧的第一端与所述棱柱框架结构连接，所述第一弹簧的第二端与所述导杆相抵，所述第二弹簧的第一端与所述棱柱框架连接，所述第二弹簧的第二端与所述导杆之间设有预设间距。
进一步地，每个所述导杆均有两个所述弹性件，分别设置于所述上杆和所述下杆。
进一步地，所述上杆和所述下杆分别设有供所述导杆的两端伸入并滑动的滑槽。
进一步地，所述线圈组件和所述磁体组件均设有供所述导杆穿过的贯通孔，所述线圈组件和所述磁体组件均通过所述贯通孔与对应的所述导杆滑动配合。
进一步地，所述线圈组件和所述磁体组件均为多个，每个所述磁体组件均有对应的所述线圈组件。
进一步地，所述线圈组件包括线圈盒和设置于所述线圈盒内的线圈，所述线圈盒与所述导杆连接，所述磁体组件包括磁体盒和设置于所述磁体盒内的磁体，所述磁体盒与所述导杆连接。
进一步地，所述上底和所述下底均设有可滑动的所述导杆，用于对所述磁感装置进行限位。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的波浪能量收集装置，在波浪的冲击下，线圈组件和磁体组件能够通过对应的导杆分别沿不同的上杆或下杆运动，从而在线圈组件和磁体组件之间产生相对位移，进而产生感应电动势，完成对波浪能量的收集。同时，任意相邻的两个侧杆之间均设有导杆，从而使得线圈组件和磁体组件能够在多个方向上实现相对位移，使得多个方向的波浪均可激励线圈组件和磁体组件产生相对位移，从而实现多方向的波浪能量的收集。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中提供的波浪能量收集装置的结构示意图；
图2为图1所示波浪能量收集装置的结构爆炸图；
图3为图1所示波浪能量收集装置拆除磁感组件后的结构示意图；
图4为图3所示视图中拆除导杆后的结构示意图；
图5为本发明实施例中提供的弹簧组的结构示意图。
附图标记说明：1、棱柱框架；101、上杆；102、侧杆；103、下杆；104、滑槽；
2、弹簧组；201、第一弹簧；202、第二弹簧；
3、导杆；
4、线圈组件；401、线圈盒；402、线圈；
5、磁体组件；501、磁体盒；502、磁体。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1-图5所示，本发明实施例中提供一种波浪能量收集装置。
具体来说，波浪能量收集装置包括棱柱框架1、导杆3、弹性件和磁感装置。
其中，棱柱框架1包括上杆101、侧杆102和下杆103。其中，上杆101 的数量和下杆103的数量均为多个。多个上杆101连接形成棱柱结构的上底，多个下杆103连接形成棱柱结构的下底。上底的侧边数量和下底的侧边数量相同，并且上底的侧边与下底的侧边相对应。例如，上底和下底包括但不限于为矩形。上底和下底通过多个侧杆102连接。
导杆3的两端分别与相互平行的上杆101和下杆103滑动连接，用于沿上杆101或下杆103滑动。任意相邻的两个侧杆102之间均设有导杆3。
弹性件分别与棱柱框架1和导杆3连接，用于驱动导杆3向两个侧杆102 之间的中部位置运动，以使导杆3能够在不受力时能够始终保持在两个侧杆102之间的中部位置或者靠近中部位置的位置，以待下次位移。每个导杆3均设有对应的弹性件，用于使对应的导杆3复位。
磁感装置包括线圈组件4和磁体组件5，磁体组件5和线圈组件4分别与不同的导杆3连接，并且磁体组件5和线圈组件4能够随对应的导杆3位移。具体地，磁体组件5和线圈组件4均设置于棱柱框架1的内部，并分别与不同的导杆3连接。
本发明实施例中的波浪能量收集装置，在波浪的冲击下，线圈组件4 和磁体组件5能够分别沿不同的上杆101或下杆103运动，从而在线圈组件4 和磁体组件5之间产生相对位移，进而产生感应电动势，完成对波浪能量的收集。同时，任意相邻的两个侧杆102之间均设有导杆3，从而使得线圈组件4 和磁体组件5能够在多个方向上实现相对位移，使得多个方向的波浪均可激励线圈组件4和磁体组件5产生相对位移，从而实现多方向的波浪能量的收集。
可选地，上底的每个拐角均通过侧杆102与下底的对应的拐角连接。例如，棱柱框架1还包括三通接头。相邻的两个上杆101通过三通接头连接，所述三通接头形成上底的拐角。相邻的两个下杆103通过三通接头连接，所述三通接头形成下底的拐角。侧杆102的两端分别与对应的三通接头连接。如此设置，使得棱柱框架1的结构简单，便于组装。
在本发明提供的一些实施例中，弹性件包括两组分别设置于导杆3的两侧的弹簧组2。
每组弹簧组2均包括第一弹簧201和第二弹簧202。参考图5所示，第一弹簧201的长度大于第二弹簧202的长度，并且第一弹簧201套装于第二弹簧 202的外侧。第一弹簧201的第一端与棱柱框架1结构连接，第一弹簧201的第二端与导杆3相抵。第二弹簧202的第一端与棱柱框架1连接，第二弹簧 202的第二端与导杆3之间设有预设间距。如此设置，第一弹簧201可用于收集高频域的波浪能量，第二弹簧202可用于收集低频域的波浪能量，如此使得弹簧组2能够用于实现全频域的波浪能量的收集。
可选地，第一弹簧201为非零长刚度弹簧，第二弹簧202为近零刚度弹簧。其中，非零长刚度弹簧可用于收集高频域能量，近零刚度弹簧可用于收集低频域能量。近零刚度弹簧由正刚度弹簧和负刚度弹簧并联而成。
在本发明提供的一些实施例中，波浪能量收集装置还包括锚，棱柱框架1与锚连接。如此设置，使波浪能量收集装置能够相对稳定地漂浮在海面，为弹簧组2全域吸收波-流联合的能量提供环境条件，使得波浪能量收集装置不仅可以收集波的能量，又可以收集流的能量，实现波-流联合能量的收集，并实现了波浪能量收集装置的快速布放，提高波浪能量收集装置的利用率。
在本发明提供的一些实施例中，每个导杆3均设有两个弹性件，两个弹性件分别设置于上杆101和下杆103。如此设置，通过上杆101上的弹性件和下杆103上的弹性件分别对导杆3的两端进行复位驱动，使得导杆3的复位效果更好。
在本发明提供的一些实施例中，上杆101和下杆103分别设有供导杆 3的两端伸入并滑动的滑槽104。滑槽104沿上杆101的长度方向或者下杆103 的长度方向延伸。
进一步地，弹簧组2设置于滑槽104内。例如，弹簧组2还包括固定板。第一弹簧201的第一端和第二弹簧202的第一端均连接于同一个固定板，所述固定板与滑槽104的端部相抵。第一弹簧201的第二端连接有另一个固定板，所述固定板用于与导杆3相抵。
参考图3所示，在本发明提供的一些实施例中，线圈组件4和磁体组件5均设有供导杆3穿过的贯通孔，线圈组件4和磁体组件5均通过贯通孔与对应的导杆3滑动配合。如此设置，使得线圈组件4和磁体组件5能够沿对应的导杆3滑动，从而使得线圈组件4和磁体组件5在波浪的作用下能够相互靠近或远离，如此同样可以可以在线圈组件4内产生电动势，进而使得波浪能量收集装置能够收集平行于侧杆102的方向上的波浪能量。例如，贯通孔与导杆3间隙配合，
在本发明提供的一些实施例中，线圈组件4和磁体组件5均为多个，每个磁体组件5均有对应的线圈组件4。如此设置，使得波浪能量收集装置的能量收集效率更高。
可选地，如图1、图2所示，对于四棱柱构型的棱柱框架1而言，棱柱框架1的四个侧面均设有可滑动的导杆3。其中，任意一对相对的侧面上的导杆 3均套装有磁体组件5，另一对相对的侧面上的导杆3均套装有线圈组件4。如此，从任意方向运行的波浪均会推动磁体组件5和线圈组件4产生相对位移，从而使得波浪能量收集装置能够进行多方向的波浪能量的收集。
参考图1和图2所示，进一步地，每个磁体组件5均有两个线圈组件4，分别位于磁体组件5的上下两侧。由于磁体组件5的上下两侧均有磁场，通过在磁体组件5的上下两侧分别设置线圈组件4，一方面能够提高能量收集的效率，另一方面使得两个磁体组件5之间间隔有两个线圈组件4，可以避免一个线圈组件4同时受到两个磁体组件5的作用，导致电动势相互抵消的问题。
在本发明提供的一些实施例中，线圈组件4包括线圈盒401和设置于线圈盒401内的线圈402，线圈盒401与导杆3连接。例如，用于与导杆3配合的贯通孔设置于线圈盒401的一端，线圈盒401的一端与导杆3滑动配合。
可选地，如图2所示，线圈盒401内的线圈402可以采用纵横排列的方式排布于线圈盒401内，当然线圈402也可以采用由内向外依次环套的方式布置于线圈盒401内。
在本发明提供的一些实施例中，磁体组件5包括磁体盒501和设置于磁体盒501内的磁体502，磁体盒501与导杆3连接。例如，用于与导杆3配合的贯通孔设置于磁体盒501的一端，磁体盒501的一端与导杆3滑动配合。
参考图1所示，在本发明提供的一些实施例中，上底和下底均设有可滑动的导杆3，用于对磁感装置进行限位。如此设置，能够在棱柱框架1的上底和下底分别限制磁感装置，防止磁感装置从上底和下底脱出。
其中，导杆3的滑动方向与和导杆3接触的线圈组件4或者磁体组件5 的运动方向相同。例如，参考图1所示，层叠设置的线圈组件4和磁体组件5 中，最顶部的和最底部的均为线圈组件4，因此，上底的导杆3的滑动方向和下底的导杆3的滑动方向均与线圈组件4对应的导杆3的滑动方向相同。
具体地，上底的导杆3的滑动设置可以采用如下方式实现：一对相对设置的两个上杆101分别设有供上底的导杆3的两端伸入并滑动的滑槽104。
下底的导杆3的滑动设置可以采用如下方式实现：一对相对设置的两个下杆103分别设有供下底的导杆3的两端伸入并滑动的滑槽104。
参考图1所示，进一步地，上底的导杆3和下定的导杆3均设有对应的弹性件，用于使上底的导杆3和下底的导杆3复位。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种波浪能量收集装置，其特征在于，包括：
棱柱框架，包括上杆、侧杆和下杆，多个所述上杆连接形成棱柱结构的上底，多个所述下杆连接形成棱柱结构的下底，所述上底和所述下底通过多个所述侧杆连接；
导杆，两端分别与相互平行的所述上杆和所述下杆滑动连接，用于沿所述上杆或所述下杆滑动，任意相邻的两个所述侧杆之间均设有所述导杆；
弹性件，分别与所述棱柱框架和所述导杆连接，用于驱动所述导杆向两个所述侧杆之间的中部位置运动；
磁感装置，包括线圈组件和磁体组件，所述线圈组件和所述磁体组件分别与不同的所述导杆连接。
2.根据权利要求1所述的波浪能量收集装置，其特征在于，所述弹性件包括两组分别设置于所述导杆的两侧的弹簧组；
每组所述弹簧组均包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧的长度大于所述第二弹簧的长度，并且所述第一弹簧套装于所述第二弹簧的外侧，所述第一弹簧的第一端与所述棱柱框架结构连接，所述第一弹簧的第二端与所述导杆相抵，所述第二弹簧的第一端与所述棱柱框架连接，所述第二弹簧的第二端与所述导杆之间设有预设间距。
3.根据权利要求2所述的波浪能量收集装置，其特征在于，每个所述导杆均有两个所述弹性件，分别设置于所述上杆和所述下杆。
4.根据权利要求2所述的波浪能量收集装置，其特征在于，所述上杆和所述下杆分别设有供所述导杆的两端伸入并滑动的滑槽。
5.根据权利要求1所述的波浪能量收集装置，其特征在于，所述线圈组件和所述磁体组件均设有供所述导杆穿过的贯通孔，所述线圈组件和所述磁体组件均通过所述贯通孔与对应的所述导杆滑动配合。
6.根据权利要求1所述的波浪能量收集装置，其特征在于，所述线圈组件和所述磁体组件均为多个，每个所述磁体组件均有对应的所述线圈组件。
7.根据权利要求1所述的波浪能量收集装置，其特征在于，所述线圈组件包括线圈盒和设置于所述线圈盒内的线圈，所述线圈盒与所述导杆连接，所述磁体组件包括磁体盒和设置于所述磁体盒内的磁体，所述磁体盒与所述导杆连接。
8.根据权利要求1所述的波浪能量收集装置，其特征在于，所述上底和所述下底均设有可滑动的所述导杆，用于对所述磁感装置进行限位。
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