CN202121390U - 海浪发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种海浪发电机，所述电机包含有由铁芯冲片（1.1）叠加而成的定子（1），所述铁芯冲片（1.1）为环状结构，所述定子（1）的环状中心插有转子，所述转子连接于转子传动机构（2）上，所述转子传动机构（2）包含有扭力盘（2.1），所述扭力盘（2.1）与上述转子相连，所述扭力盘（2.1）中心连接有转轴（2.2），所述扭力盘（2.1）的中心开有多个通风孔（2.3），所述定子（1）上下两端分别设置有上端圈（3）和下端圈（4），所述下端圈（4）上安装有底脚（8），所述上端圈（3）上设置有整流盒（5），所述整流盒（5）与上端圈（3）之间设置有多个防震垫（6）。本实用新型海浪发电机，结构简便且抗震、散热性能好。

Description

海浪发电机

技术领域

本实用新型涉及一种发电机，尤其是涉及一种利用海上潮汐能进行发电的海浪发电机。

背景技术

海洋波浪和潮汐能作为一种可再生的清洁能源，很早就进入了人们的视野。据世界能源理事会的资料显示，全球海洋中所蕴含的可用电力高达100万千兆瓦每小时，而我们目前所撷取的仅仅是“沧海一粟”。

地球海洋中蕴藏着巨大的能源，如何有效地收集和转化成人们可用的电能，在矿物能源逐渐枯竭、气候问题日益严重的今天，开发利用可再生能源成为未来能源发展趋势，对于潮汐发电的研究也成为世界上各海洋大国争相投入的研究重点。

海洋能是指依附在海水中的可再生能源，是海水运动过程中产生的可再生能源，主要包括温差能、潮汐能、波浪能、海流能、盐差能等。海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量已存在于海洋之中。潮汐能和潮流能源自月球、太阳和其他星球引力，其他海洋能均源自太阳辐射。

海流能是指海水流动的动能，主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动所产生的能量，是另一种以动能形态出现的海洋能。 海流能的利用方式主要是发电，其原理和风力发电相似。

全世界海流能的理论估算值约为10^8kW量级。利用中国沿海130个水道、航门的各种观测及分析资料，计算统计获得中国沿海海流能的年平均功率理论值约为1.4X10^7kW。属于世界上功率密度最大的地区之一，其中辽宁、山东、浙江、福建和台湾沿海的海流能较为丰富，不少水道的能量密度为15～30kW／m^2，具有良好的开发价值。特别是浙江的舟山群岛的金塘、龟山和西候门水道，平均功率密度在20kW／m^2以上，开发环境和条件很好。

世界著名的大潮区是英吉利海峡，那里最高潮差为14.6米，大西洋沿岸的潮差也达4～7.4米。我国的杭州湾的“钱塘潮”的潮差达9米。据估计，我国仅长江口北支就能建80万千瓦潮汐电站，年发电量为23亿千瓦时，接近新安江和富春江水电站的发电总量；钱塘江口可建500万千瓦潮汐电站，年发电量约180多亿千瓦时，约相当于10个新安江水电站的发电能力。

汹涌澎湃的大海，在太阳和月亮的引潮力作用下，时而潮高百丈，时而悄然退去，留下一片沙滩。海洋这样起伏运动，日以继夜，年复一年，是那样有规律，那样有节奏，好像人在呼吸。海水的这种有规律的涨落现象就是潮汐。 

潮汐发电就是利用潮汐能的一种重要方式。据初步估计，全世界潮汐能约有10亿多千瓦，每年可发电2～3万亿千瓦时。我国的海岸线长度达18000千米，据1958年普查结果估计，至少有2800万千瓦潮汐电力资源，年发电量最低不下于700亿千瓦时。 

早在12世纪，人类就开始利用潮汐能。法国沿海布列塔尼省就建起了“潮磨”，利用潮汐能代替人力推磨。随着科学技术的进步，人们开始筑坝拦水，建起潮汐电站。法国在布列塔尼省建成了世界上第一座大型潮汐发电站，电站规模宏大，大坝全长750米，坝顶是公路。平均潮差8.5米，最大潮差13.5米。每年发电量为5.44亿千瓦时。我国解放后在沿海建过一些小型潮汐电站。例如，广东省顺德县大良潮汐电站(144千瓦)、福建厦门的华美太古潮汐电站(220千瓦)、浙江温岭的沙山潮汐电站(40千瓦)及象山高塘潮汐电站(450千瓦)。

我国海洋能开发已有近40年的历史，迄今建成的潮汐电站8座，80年代以来浙江、福建等地对若干个大中型潮汐电站，进行了考察、勘测和规划设计、可行性研究等大量的前期准备工作。总之，我国的海洋发电技术已有较好的基础和丰富的经验，小型潮汐发电技术基本成熟，已具备开发中型潮汐电站的技术条件。但是现有潮汐电站整体规模和单位容量还很小，单位千瓦造价高于常规水电站，水工建筑物的施工还比较落后，水轮发电机组尚未定型标准化。这些均是我国潮汐能开发现存的问题。其中关键问题是中型潮汐电站水轮发电机组技术问题没有完全解决，电站造价亟待降低。 

我国波力发电技术研究始于70年代，80年代以来获得较快发展，航标灯浮用微型潮汐发电装置已趋商品化，现已生产数百台，在沿海海域航标和大型灯船上推广应用。与日本合作研制的后弯管型浮标发电装置，已向国外出口，该技术属国际领先水平。在珠江口大万山岛上研建的岸边固定式波力电站，第一台装机容量3kW的装置，1990年已试发电成功。“八五”科技攻关项目总装机容量20kW的岸式波力试验电站和8kW摆式波力试验电站，均已试建成功。总之，我国波力发电虽起步较晚，但发展很快。微型波力发电技术已经成熟，小型岸式波力发电技术已进入世界先进行列。但我国波浪能开发的规模远小于挪威和英国，小型波浪发电距实用化尚有一定的距离。 

潮流发电研究国际上开始于70年代中期，主要有美国、日本和英国等进行潮流发电试验研究，至今尚未见有关发电实体装置的报导。我国潮流发电研究始于70年代末，首先在舟山海域进行了8kW潮流发电机组原理性试验。80年代一直进行立轴自调直叶水轮机潮流发电装置试验研究，目前正在采用此原理进行70kW潮流试验电站的研究工作。在舟山海域的站址已经选定。我国已经开始研建实体电站，在国际上居领先地位，但尚有一系列技术问题有待解决。 

近20多年来，受化石燃料能源危机和环境变化压力的驱动，作为主要可再生能源之一的海洋能事业取得了很大发展，在相关高技术后援的支持下，海洋能应用技术日趋成熟，为人类在下个世纪充分利用海洋能展示了美好的前景。我国有大陆海岸线长达18000多公里，有大小岛屿6960多个，海岛总面积6700平方公里，有人居住的岛屿有430多个，总人口450多万人。沿海和海岛既是外向型经济的基地，又是海洋运输和开发海洋的前哨，并且在巩固国防，维护祖国权益上占有重要地位。改革开放以来，随着沿海经济的发展，海岛开发迫在眉睫，能源短缺严重地制约着经济的发展和人民生活水平的提高。外商和华侨因海岛能源缺乏，不愿投资；驻岛部队用电困难，不利于国防建设；特别是西沙、南沙等远离大陆的岛屿，依靠大陆供应能源，因供应线过长，诸多不便，非常艰苦。为了保证沿海与海岛经济持久快速地发展及人民生活水平的不断提高，寻求解决能源供应紧张的途径已刻不容缓。

资料显示，我国从20世纪80年代开始，在沿海各地区陆续兴建了一批中小型潮汐发电站并投入运行发电。其中最大的潮汐电站是1980年5月建成的浙江省温岭市江厦潮汐试验电站，它也是世界已建成的较大双向潮汐电站之一。总库容490万立方米，发电有效库容270万立方米。这里的最大潮差8.39米，平均潮差5.08米；电站功率3200千瓦。据了解，江厦电站每昼夜可发电14～15小时，比单向潮汐电站增加发电量30%～40%。江厦电站每年可为温岭、黄岩电力网提供100亿瓦/小时的电能。 

除潮汐能外，重点开发波浪能和海水热能。统计显示，海浪每秒钟在1平方千米海面上产生20万千瓦的能量，全世界海洋中可开发利用的波浪约为27—30亿千瓦，而我国近海域波浪的蕴藏量约为1.5亿千瓦，可开发利用量约3000—3500万千瓦，目前，一些发达国家已经开始建造小型的波浪发电站。 

而海水热能是海面上的海水被太阳晒热后，在真空泵中减压，使海水变为蒸汽，然后推动蒸汽轮机而发电。同时，蒸汽又被引上来，冷却后回收为淡水。这两项技术我国正在研究和开发中。

我国大陆海岸线长，岛屿众多，北起鸭绿江口，南到北仑河口，长达18000多公里，加上5000多个岛屿的海岸线14000多公里，海岸线共长32000多公里，因此潮汐能资源是很丰富的。据不完全统计，全国潮汐能蕴藏量为1．9亿千瓦，年发电量可达2750千瓦时，其中可供开发的约3850万千瓦，年发电量870亿千瓦时，大约相当于40多个新安江水电站。目前我国潮汐电站总装机容量已有1万多千瓦。

美国绿色能源公司早在2006年就在纽约东河安装了6台涡轮机以证明此项技术的潜力。2010年，该公司计划在东河至罗斯福岛水域再加装30台涡轮机。 

世界各地也有许多类似的项目正在开始运作，其中包括世界上潮汐落差最大的海湾——加拿大芬迪湾即将安装的3台潮汐涡轮机，届时，该地区的潮汐发电能力将达到300兆瓦左右。

 目前，我国的潮汐发电技术整体上处于世界较先进的地位。但整体开发规模和单机容量还很小，水工建筑形式和施工方法还欠先进，电站单位装机造价高于低水头水电站，多数潮汐电站社会效益显著，但不具备与常规电站竞争的能力，是我国潮汐电站存在的主要问题。

近几年来，国家颁布实施了《可再生能源法》等一系列鼓励可再生能源开发的法规、政策，为海洋能开发利用创造了良好的大环境。据初步统计，全国正在或准备参与海洋能研发的单位有近50个，副教授以上的专家已达160人以上，表明初具规模的中国海洋能研究队伍已经形成。更为可喜的是，中海油、华能集团、大唐集团、国电龙源集团等国内常规能源集团公司已开始关注海洋能，并且一些民营企业也开始投入其中，这说明，我国海洋能开发呈现出广阔的发展前景。

海洋环境比陆地环境更为特殊，保障海洋发电设施正常发电是海洋能发展一直面临的困难。无论在沿岸近海、还是在外海深海，开发海洋能资源都存在能量密度低，受海水腐蚀，海生物附着，大风、巨浪、强流等环境动力作用影响等问题，致使海洋能能量转换装置设备庞大、材料要求强度高、防腐蚀性能好，设计施工技术复杂，投资大造价高。导致除了少数海洋能源可以开发利用外，大多数还处在实验室的阶段。但是随着材料学和工程学的不断进步，相信这些问题都有解决的可能。

海洋能资源储备巨大，环境友好，我们正处在海洋能源开发的新阶段。预期在2—3年内建成海岛多能互补独立供电系统1—2个，3—5年内建成100万千瓦级的波浪能和潮流能实用化电站，10年内研建中型潮汐电站1—2座，随着海岛多能互补独立供电系统和波浪能、潮流能电站的推广，到2020年前，我国海洋能开发的总装机容量有望达到或超过20万千瓦。

但是，传统的海浪发电机是采用普通同步发电机，体积大、重量重、效率不高。因而使得整个海浪发电装置容量受到限制，传统水力发电需要建大坝，而大兴土木的结果就是会改变当地的自然景观和生态平衡。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种结构简便、安装方便且抗震、散热性能好的海浪发电机。

本实用新型的目的是这样实现的：一种海浪发电机，所述电机包含有由铁芯冲片叠加而成的定子，所述铁芯冲片为环状结构，所述定子的环状中心插有转子，所述转子连接于转子传动机构上，所述转子传动机构包含有扭力盘，所述扭力盘与上述转子相连，所述扭力盘中心连接有转轴，所述扭力盘的中心开有多个通风孔，所述定子上下两端分别设置有上端圈和下端圈，所述下端圈上安装有底脚，所述上端圈上设置有整流盒，所述整流盒与上端圈之间设置有多个防震垫。

本实用新型海浪发电机，所述铁芯冲片的外壁呈正八边形结构，且所述铁芯冲片的外壁上均匀设置有多个焊接槽，所述铁芯冲片上设置有多个螺孔，所述铁芯冲片的内壁上均匀设置有多个线槽。

本实用新型海浪发电机，所述定子的外壁上设置有接线盒。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用一体式的设计，结构简单、整机轻便、安装方便，并在整流盒与上端圈之间加入防震垫，用于减缓因海浪而引起的振动，从而对发电机和整流盒内的电路起到了保护作用；由于在扭力盘上开设通风孔，使得工作时，冷却风能够持续的通过转子对其进行散热，从而提高了散热性能。

附图说明

图1为本实用新型海浪发电机的结构示意图。

图2为本实用新型海浪发电机的铁芯冲片的结构示意图。

图3为本实用新型海浪发电机的转子传动机构结构示意图。

图4为本实用新型海浪发电机的图3的A向视图。

其中：

定子1、转子传动机构2、上端圈3、下端圈4、整流盒5、防震垫6、接线盒7、底脚8；

铁芯冲片1.1、螺孔1.2、焊接槽1.3、线槽1.4；

扭力盘2.1、转轴2.2、通风孔2.3。

具体实施方式

参见图1~4，本实用新型涉及的一种海浪发电机，所述电机包含有由铁芯冲片1.1叠加而成的定子1，所述铁芯冲片1.1为环状结构，所述铁芯冲片1.1的外壁呈正八边形结构，且所述铁芯冲片1.1的外壁上均匀设置有多个焊接槽1.3，所述铁芯冲片1.1上设置有多个螺孔1.2，多个铁芯冲片1.1叠加构成定子时，利用螺栓穿过螺孔1.2进行紧固，并且可在焊接槽1.3内嵌入筋板焊接，进一步加强其强度，所述铁芯冲片1.1的内壁上均匀设置有多个线槽1.4，所述线槽1.4用于缠绕线圈，所述定子1的环状中心插有转子，所述转子连接于转子传动机构2上，所述转子传动机构2包含有扭力盘2.1，所述扭力盘2.1与上述转子相连，所述扭力盘2.1中心连接有转轴2.2，工作时，外部装置通过转轴2.2带动转子进行旋转发电，所述扭力盘2.1的中心开有多个通风孔2.3，使得在工作时，冷却风能够从该通风孔2.3进入，对运转中的转子进行通风散热，所述定子1上下两端分别设置有上端圈3和下端圈4，所述下端圈4上安装有底脚8，所述上端圈3上设置有整流盒5，所述整流盒5与上端圈3之间设置有多个防震垫6，所述接线盒7设置于定子1上。

Claims (3)

1.一种海浪发电机，其特征在于：所述电机包含有由铁芯冲片（1.1）叠加而成的定子（1），所述铁芯冲片（1.1）为环状结构，所述定子（1）的环状中心插有转子，所述转子连接于转子传动机构（2）上，所述转子传动机构（2）包含有扭力盘（2.1），所述扭力盘（2.1）与上述转子相连，所述扭力盘（2.1）中心连接有转轴（2.2），所述扭力盘（2.1）的中心开有多个通风孔（2.3），所述定子（1）上下两端分别设置有上端圈（3）和下端圈（4），所述下端圈（4）上安装有底脚（8），所述上端圈（3）上设置有整流盒（5），所述整流盒（5）与上端圈（3）之间设置有多个防震垫（6）。

2.如权利要求1所述一种海浪发电机，其特征在于：所述铁芯冲片（1.1）的外壁呈正八边形结构，且所述铁芯冲片（1.1）的外壁上均匀设置有多个焊接槽（1.3），所述铁芯冲片（1.1）上设置有多个螺孔（1.2），所述铁芯冲片（1.1）的内壁上均匀设置有多个线槽（1.4）。

3.如权利要求1或2所述一种海浪发电机，其特征在于：所述定子（1）的外壁上设置有接线盒（7）。

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