CN205714566U - 耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置 - Google Patents

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肖晓龙
彭涛
杨立军
李扬
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Abstract

本实用新型提供了一种耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置,包括底座;柱状发电装置固定设于底座上表面,且柱状发电装置的顶部设有让连接轴通过的通孔;底座固定于海中;柱状发电装置内部包括若干磁铁及周围线圈构成,磁铁依次竖直排列,且磁铁的N极指向所述柱状发电装置的顶部或底部;相邻的两个磁铁之间采用弹性件相互连接,位于最下方的磁铁通过弹性件与柱状发电装置的底部固定连接,位于最上方的磁铁通过连接轴与浮子相连接,感应线圈绕设于磁铁四周,且固定于柱状发电装置,感应线圈的两端与蓄电装置或用电装置相连接;波浪带动浮子上下移动,进而带动磁铁上下移动。本实用新型的发电装置,通过磁铁切割磁场线的方式,实现利用波浪能发电的功能。

Description

耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置
技术领域
本实用新型属于新型可再生能源技术和海洋装备领域,特别涉及一种浮子式波浪能发电装置。
背景技术
目前,发电的方式主要有风能发电、水能发电、波浪能发电等。相比于风能,波浪能是一种更为持久,能量密度更大的清洁能源,如果能得到有效的开发,它将为人类提供充足丰富的清洁能源。波浪能发电装置按照能量转换方式的不同,可以分为振荡浮子式,振荡水柱式和收缩坡道式。振荡浮子式波浪能发电装置是目前发展较好的能量转换装置,该装置主要利用浮子的垂荡运动吸收波浪能量,将波浪能转换为机械能或液压能再驱动发电机发电,或者直接驱动线性发电机发电。
对于当前的线性直驱浮子式波浪能发电装置,其浮子下部连接一个直线发电机,整个发电装置仅有一个固有自振频率,只有当入射波频率与装置固有频率相等时,即共振时捕获能量最多,但当入射波的频率偏离装置的固有频率时,捕获的能量就大大降低,而实际海况中波浪频率远低于波浪能发电装置的固有频率,因此不利于实际海洋波浪能量的捕获。而且传统装置在共振时浮子振动剧烈,容易损坏,减少装置在海洋中使用寿命,同时共振时产生的电压过大,对蓄电池冲击严重。
实用新型内容
为了解决当前波浪能发电装置的固有频率高、共振时浮子振动剧烈以及共振时产生的电压过大的问题,本实用新型提供一种波浪能发电装置。
更具体的,本实用新型提供了一种耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置,包括底座;
柱状发电装置固定设于底座上表面,且柱状发电装置的顶部设有让连接轴通过的通孔,该通孔设有密封件,且该密封件套设于连接轴上,连接轴能够相对密封件上下滑动;底座固定于海中;
柱状发电装置内部包括若干磁铁,磁铁依次竖直排列,且磁铁的N极指向柱状发电装置的顶部或底部;
相邻的两个磁铁之间采用弹性件相互连接,位于最下方的磁铁通过弹性件与柱状发电装置的底部固定连接,位于最上方的磁铁通过连接轴与浮子相连接,浮子套设于柱状发电装置的外表面;
感应线圈绕设于磁铁四周,且固定于柱状发电装置,感应线圈的两端与蓄电装置或用电装置相连接;
波浪带动浮子上下移动,进而带动磁铁上下移动。
作为优选的,弹性件为弹簧。
作为优选的,底座通过若干锚绳与海底相连接。
作为优选的,底座为垂荡板。
作为优选的,磁铁的半径大于柱状发电装置上方开口的大小。
作为优选的,蓄电装置为蓄电池。
作为优选的,感应线圈设于柱状发电装置的内表面。
作为优选的,柱状发电装置内设有多个磁铁。
作为优选的,柱状发电装置呈圆柱状。
作为优选的,磁铁为永磁体。
本实用新型在振荡浮子下部串联多个直线发电机,每一个直线发电机包括一个磁铁以及位于其四周的感应线圈。其科学原理为,在浮子下部串联多个直线发电机,可以增加装置固有自振频率个数。下部串联几个直线发电机,整个波浪能发电装置就有几个固有频率,当波浪与发电装置相互作用时,在发电装置的每个固有频率附近都会出现共振状态,因此能量吸收谱内会出现多个峰值,使得能量捕获图谱也更宽。串联多个发电机的装置第一自振频率会低于当前一个发电机的装置的固有频率,因此借助于第一自振频率附近的共振,低频时捕获的能量会大大增加;另外,串联多个发电机的装置共振峰值低于单个发电机的装置,因此振动相对平缓,产生的电压也不会出现特别突然的跳动。通过此种设计,可以增加能量捕获带宽,提高低频时能量捕获效率,同时降低共振时对发电装置和蓄电池的损坏,并且结构简单。
附图说明
图1为本实用新型中一种实施方式的结构示意图。
图2为本实用新型中一种实施方式中柱状发电装置的内部结构示意图。
具体实施方式
实施方式一
本实用新型的第一种实施方式提供了一种耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置,包括底座,该底座为一块垂荡板4,该垂荡板4通过若干锚绳固定在海中。柱状发电装置3固定设于垂荡板4上表面,且在该柱状发电装置3的顶部设有让连接轴2通过的通孔,该通孔上还设有密封件,且该密封件套设于连接轴2上,连接轴2能够相对密封件上下滑动。在柱状发电装置3内部设有若干磁铁7,磁铁7依次竖直排列形成一条直线,且磁铁7的N极指向柱状发电装置的顶部或底部。相邻的两个磁铁7之间采用弹性件相互连接,该弹性件可以是弹簧9,也可以是橡皮筋等具有弹性的连接件。位于最下方的磁铁7通过弹簧9与柱状发电装置3的底部固定连接,位于最上方的磁铁7通过连接轴2与浮子1相连接,浮子1套设于柱状发电装置3的外表面;感应线圈8绕设于每一个磁铁7的四周,且固定于柱状发电装置3的内表面,感应线圈8的两端与蓄电装置或用电装置相连接;波浪带动浮子1上下移动,进而带动磁铁7上下移动。
在本实施方式中,柱状发电装置3呈圆柱状,内部设有多个永磁体的磁铁7,使得该装置浸泡在海水中时,受到海水流动以及浮力的作用,浮子1会上下运动。该浮子的上下运动,带动柱状发电装置3内的磁铁上下运动。同时,弹簧9也会带动内部的其他磁铁9在柱状发电装置3内往复上下运动。在该运动过程中,感应线圈8相当于在对磁场线进行往返切割,并产生电流。该感应线圈8可以与用电装置相连接,也可以和蓄电池或者其他蓄电装置相连接,将电力储存起来。
较佳的,连接轴2的末端半径以及第一磁铁7的半径至少有一个大于该密封件的内径,使得在海水上涨时,浮子1不会将磁铁拉出柱状发电装置,能够有效防止弹簧9过度拉伸导致弹簧9损坏。
上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例,本领域的普通技术人员可以理解,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置,其特征在于,包括底座;
柱状发电装置(3)固定设于所述底座上表面,且所述柱状发电装置(3)的顶部设有让连接轴(2)通过的通孔,所述通孔设有密封件,且所述密封件套设于所述连接轴(2)上,所述连接轴(2)能够相对所述密封件上下滑动;所述底座固定于海中;
所述柱状发电装置(3)内部包括若干磁铁(7),所述磁铁(7)依次竖直排列,且所述磁铁(7)的N极指向所述柱状发电装置(3)的顶部或底部;
相邻的两个所述磁铁(7)之间采用弹性件相互连接,位于最下方的所述磁铁(7)通过弹性件与所述柱状发电装置(3)的底部固定连接,位于最上方的所述磁铁(7)通过所述连接轴(2)与浮子(1)相连接;
感应线圈(8)绕设于所述磁铁(7)四周,且固定于所述柱状发电装置(3),所述感应线圈(8)的两端与蓄电装置或用电装置相连接;
波浪带动所述浮子(1)上下移动,进而带动磁铁(7)上下移动。
2.根据权利要求1所述的耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置,其特征在于,所述弹性件为弹簧(9)。
3.根据权利要求1所述的耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置,其特征在于,所述底座通过若干锚绳(5)与海底相连接。
4.根据权利要求1所述的耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置,其特征在于,所述底座为垂荡板(4)。
5.根据权利要求1所述的耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置,其特征在于,所述磁铁(7)和/或所述连接轴(2)末端的半径大于所述密封件的内侧半径。
6.根据权利要求1所述的耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置,其特征在于,所述蓄电装置为蓄电池。
7.根据权利要求1所述的耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置,其特征在于,所述感应线圈(8)设于所述柱状发电装置(3)的内表面。
8.根据权利要求1所述的线性直驱浮子式波浪能发电装置,其特征在于,所述柱状发电装置(3)内设有三个所述磁铁(7)。
9.根据权利要求1所述的耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置,其特征在于,所述柱状发电装置(3)呈圆柱状。
10.根据权利要求1所述的耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置,其特征在于,所述磁铁(7)为永磁体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105781858A (zh) * 2016-04-26 2016-07-20 上海交通大学 耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置
CN106968873A (zh) * 2017-05-18 2017-07-21 大连海事大学 一种自然坐标系下的高效波浪能发电装置
CN112628059A (zh) * 2020-12-14 2021-04-09 湖南工程学院 波浪能量采集装置

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