CN210977741U - 波浪发电机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种波浪发电机，包括具有安装腔的主体外壳、滑动安装于主体外壳的外部的浮动件、设于安装腔内的永磁铁轴、与浮动件相连的传动主轴、与传动主轴相连且套设于永磁铁轴外部的线圈组件，以及与线圈组件电连接的电池组；主体外壳上设有直线轴承，传动主轴滑动安装于直线轴承；传动主轴与线圈组件相连的一端位于安装腔内。由于线圈组件套设于永磁铁轴的外部，因此传动主轴带动线圈组件上下运动时可通过切割磁感线实现发电，电池组用于储存线圈组件产生的电能。由于浮动件通过传动主轴直接带动线圈组件完成支线运动，相对于现有技术中的以齿轮等传动部件实现能量传递的发电方式，减少了中间损耗，提升了发电的效率。

Description

波浪发电机

技术领域

本申请涉及海洋新能源领域，尤其涉及波浪发电机。

背景技术

现有的海洋发电机主要为旋转电机，旋转电机发电时需要设置传递机构将海洋能转化为符合旋转电机发电需求的传动机构，进而降低了能量转换的效率，且导致波浪发电机的体积较大。

实用新型内容

本申请的目的在于提供波浪发电机，旨在解决现有技术中，波浪发电机发电效率低且难以小型化的问题。

为达此目的，本申请采用以下技术方案：

波浪发电机，包括具有安装腔的主体外壳、滑动安装于所述主体外壳的外部的浮动件、设于所述安装腔内的永磁铁轴、与所述浮动件相连的传动主轴、与所述传动主轴相连且套设于所述永磁铁轴外部的线圈组件，以及与所述线圈组件电连接的电池组及能源管理装置；所述主体外壳上设有直线轴承，所述传动主轴滑动安装于所述直线轴承；所述传动主轴与所述线圈组件相连的一端位于所述安装腔内。

进一步地，所述传动主轴与所述线圈组件之间设有连接盘，所述线圈组件通过所述连接盘与所述传动主轴相连。

进一步地，所述传动主轴与所述连接盘之间设有关节轴承；所述传动主轴通过所述关节轴承与所述连接盘相连。

进一步地，所述线圈组件的数量为多个，所述永磁铁轴的数量与所述线圈组件的数量相同，所述永磁铁轴与所述线圈组件一一对应。

进一步地，多个所述线圈组件位于同一圆周上；多个所述线圈组件所在的圆周的圆心位于所述传动主轴的轴线上。

进一步地，所述传动主轴的轴线与所述主体外壳的轴线共线。

进一步地，所述传动主轴与所述浮动件之间设有连接架；所述传动主轴通过所述连接架与所述浮动件相连；所述连接架包括环绕所述传动主轴设置多根连接杆；所述连接杆的一端与所述传动主轴相连，所述连接杆的另一端与所述浮动件相连。

进一步地，所述永磁铁轴为海尔贝克阵列磁轴。

进一步地，所述浮动件上开设有导向槽，所述主体外壳上设有位于所述导向槽内的导向凸起；所述导向槽内设有特氟龙滑套。

进一步地，所述主体外壳的两端分别设有上封闭盖及下封闭盖；所述直线轴承与所述上封闭盖之间设有轴承固定器，所述直线轴承通过所述轴承固定器固定安装于所述上封闭盖上。

进一步地，所述直线轴承与所述上封闭盖之间设有O型密封圈。

进一步地，所述传动主轴与所述直线轴承之间设有双Y型密封圈。

进一步地，所述主体外壳的外表面上设有限位环，所述限位环位于所述主体外壳的中部及顶部；所述限位环与所述导向凸起相连。

进一步地，还包括设于所述安装腔内的上安装盘以及设于所述安装腔内的下安装盘；所述永磁铁轴安装于所述上安装盘与所述下安装盘之间。

进一步地，所述线圈组件与所述上安装盘之间设有第一弹簧；

和/或，所述线圈组件与所述下安装盘之间设有第二弹簧。

进一步地，当所述线圈组件与所述上安装盘之间设有所述第一弹簧时，所述第一弹簧套设于所述永磁铁轴的外部，所述上安装盘上设有第一安装件，所述第一弹簧通过所述第一安装件固定安装于所述上安装盘上。

进一步地，当所述线圈组件与所述下安装盘之间设有所述第二弹簧时，所述第二弹簧套设于所述永磁铁轴的外部，所述下安装盘上设有第二安装件，所述第二弹簧通过所述第二安装件固定安装于所述下安装盘上。

本申请的有益效果：当浮动件置于水面时，浮动件可在波浪的带动下相对主体外壳上下运动，与浮动件相连的传动主轴随着浮动件上下运动，传动主轴带动线圈组件上下运动，由于线圈组件套设于永磁铁轴的外部，因此传动主轴带动线圈组件上下运动时可通过切割磁感线实现发电，电池组用于储存线圈组件产生的电能。由于浮动件通过传动主轴直接带动线圈组件完成支线运动，以符合直线发电机的发电需求，相对于现有技术中的以齿轮等传动部件实现能量传递的发电方式，提升了发电的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，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为本申请的实施例中波浪发电机的结构示意图；

图2为图1中的波浪发电机局部视图；

图3为本申请的实施例中永磁铁轴、上安装盘及下安装盘装配后的结构示意图；

图4为本申请的实施例中永磁铁轴及线圈组件的剖视图；

图中：

1、主体外壳；101、安装腔；102、导向凸起；103、限位环；2、浮动件；201、导向槽；202、特氟龙滑套；3、永磁铁轴；4、传动主轴；5、线圈组件；501、线圈；502、套筒；6、电池组；7、直线轴承；8、连接盘；9、关节轴承；10、连接架；1001、连接杆；11、上封闭盖；12、下封闭盖；13、轴承固定器；14、O型密封圈；15、双Y型密封圈；16、上安装盘；17、下安装盘；18、第一弹簧；19、第二弹簧；20、第一安装件；21、第二安装件；22、滑块；23、导向杆。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以下结合具体实施例对本申请的实现进行详细的描述。

如图1所示，本申请实施例提出了一种波浪发电机，包括具有安装腔101的主体外壳1、滑动安装于主体外壳1的外部的浮动件2、设于安装腔101内的永磁铁轴3、与浮动件2相连的传动主轴4、与传动主轴4相连且套设于永磁铁轴3外部的线圈组件5，以及与线圈组件5电连接的电池组6(可包括有控制电池组6工作的能源管理装置)；主体外壳1上设有直线轴承7，传动主轴4滑动安装于直线轴承7；传动主轴4与线圈组件5相连的一端位于安装腔101内。

在本申请的实施例中，波浪发电机整体竖直放置，也即主体外壳1沿竖直方向分布，浮动件2可相对主体外壳1沿竖直方向滑动，因此当浮动件2置于水面时，浮动件2可在波浪的带动下相对主体外壳1上下运动，与浮动件2相连的传动主轴4随着浮动件2上下运动，传动主轴4带动线圈组件5上下运动，由于线圈组件5套设于永磁铁轴3的外部，因此传动主轴4带动线圈组件5上下运动时可通过切割磁感线实现发电，电池组6用于储存线圈组件5产生的电能。由于浮动件2通过传动主轴4直接带动线圈组件5完成支线运动，以符合直线发电机的发电需求，相对于现有技术中的以齿轮等传动部件实现能量传递的发电方式，提升了发电的效率，且实现了波浪发电机的小型化。由于传动主轴4滑动安装于直线轴承7上，因此传动主轴4随着浮动件2运动时，传动主轴4可沿着直线轴承7滑动，因此传动主轴4可沿着直线轴承7做平稳的运动，进而带动线圈组件5较为平稳的运动，可进一步提升线圈组件5切割磁感线的效率，最终实现提升发电的效率。

线圈组件5上设有滑块22，安装腔101内设有导向杆23，滑块22滑动安装于导向杆23上，以实现线圈组件5上下运动时不会发生横向偏转。

具体地，电池组6可位于主体外壳1的底部，可以有利于降低重心，提高稳定性。浮动件2的横截面可为碟型。主体外壳1的底部可设置有配重阻尼板，以保证波浪发电机在水体中保持稳定性。

进一步地，请参阅图2，作为本申请提供的波浪发电机的另一种具体实施方式，传动主轴4与线圈组件5之间设有连接盘8，线圈组件5通过连接盘8与传动主轴4相连。也即传动主轴4通过连接盘8与线圈组件5间接相连，因此可实现线圈组件5在连接盘8上较为稳固的安装，保证线圈组件5切割磁感线的效率，最终提升发电效率。

进一步地，请参阅图2，作为本申请提供的波浪发电机的另一种具体实施方式，传动主轴4与连接盘8之间设有关节轴承9；传动主轴4通过关节轴承9与连接盘8相连。传动主轴4与连接盘8之间通过关节轴承9相连，具体可为三联球关节轴承9，消除装配等误差对传动结构的影响，也即在安装时即便传动主轴4没有对准连接盘8的中部，也可通过关节轴承9的调节使得关节轴承9与连接盘8的连接位置在连接盘8的中部，进而实现传动主轴4对连接盘8的中部施力的效果。

进一步地，请参阅图2-图3，作为本申请提供的波浪发电机的另一种具体实施方式，线圈组件5的数量为多个，永磁铁轴3的数量与线圈组件5的数量相同，永磁铁轴3与线圈组件5一一对应。也即传动主轴4移动时可带动多个线圈组件5同时运动并与永磁铁轴3配合实现发电。可以理解的是，线圈组件5可包括多个单独的线圈501以及将多个线圈501固定安装于一起的套筒502，例如当线圈组件5包括三个以上的线圈501时，线圈501的数量与永磁铁轴3的磁极的数量的比例为3:2，也即两个磁极(一对磁极)对应三个线圈501(三个线圈501产生电动势相位差120度)。

进一步地，请参阅图2-图3，作为本申请提供的波浪发电机的另一种具体实施方式，多个线圈组件5位于同一圆周上；多个线圈组件5所在的圆周的圆心位于传动主轴4的轴线上。进而在满足线圈组件5与永磁铁轴3配合的同时，传动主轴4的轴线可调整为主体外壳1的轴线共线，进而提升了主体外壳1内部的空间利用率。

进一步地，请参阅图2，作为本申请提供的波浪发电机的另一种具体实施方式，传动主轴4的轴线与主体外壳1的轴线共线。也即传动主轴4移动时沿主体外壳1的轴向运动，其位于主体外壳1的最中心部位，保证了浮动件2带动传动主轴4移动并带动线圈501运动时受到的径向阻力较小。

进一步地，请参阅图1，作为本申请提供的波浪发电机的另一种具体实施方式，传动主轴4与浮动件2之间设有连接架10；传动主轴4通过连接架10与浮动件2相连；连接架10包括环绕传动主轴4设置多根连接杆1001；连接杆1001的一端与传动主轴4相连，连接杆1001的另一端与浮动件2相连。浮动件2可为圆环状，浮动件2套设于主体外壳1的外部，在浮动件2与传动主轴4之间设置连接架10，可保证传动主轴4与浮动件2相连时传动主轴4依然位于主体外壳1的轴线上并沿着该轴线运动，且浮动件2依然可沿着主体外壳1的长度方向运动，无需将传动主轴4或者浮动件2偏转以实现二者的连接，减小了浮动件2带动传动主轴4移动时克服的沿传动主轴4的径向的摩擦力。连接杆1001可为倾斜或者弯折的状态，以实现将不共线的传动主轴4与浮动件2相连。传动主轴4与连接架10的连接可选择非刚性连接，避免装配误差对系统的影响。

进一步地，请参阅图4，作为本申请提供的波浪发电机的另一种具体实施方式，永磁铁轴3为海尔贝克阵列磁轴。海尔贝克阵列磁铁自屏蔽效应产生的单边磁场分布不再需要有槽结构为其提供通路，这样不仅为动子选材料提供了较大的选择空间，而且可以使系统有较低的惯量和较好的快速响应性能。

与普通永磁体结构相比，海尔贝克阵列可以形成接近单边磁的磁场，使得气隙一侧的磁场强度大幅度提高，这样可以有效地减小电机体积，提高功率密度。在普通的永磁电机中，由于气隙磁场不可避免存在谐波，一般在定子动子结构上采取斜槽削弱其影响。在海尔贝克电机中，由于气隙磁场正弦分布程度较高，谐波含量小，定子动子无需斜槽。由于海尔贝克磁铁自屏蔽效应产生的单边磁场分布不再需要有槽结构为其提供通路，这样不仅为动子选材料提供了较大的选择空间，而且可以使系统有较低的惯量和较好的快速响应性能。海尔贝克电机的气隙磁密可达到普通永磁电机气隙磁密的

倍，如此以来可以通过加大气隙长度值来减少电机的铁耗、改善电机起动性能。由于海尔贝克磁铁分向磁化的结果，导致其永久磁铁工作点较高，一般均超过0.9，提升了永久磁铁的利用率。普通永磁发电机采用分布式绕组来削弱谐波磁势的影响。在海尔贝克直线发电机由于其磁场正弦分布程度较高，谐波磁场影响较小，可通过采用集中式绕组来降低线包高度，提高线填充密度。相对于有槽结构电机而言，无槽结构电机的气隙磁场都相对较弱。由于海尔贝克电机气隙磁场，通过合理设计的无槽海尔贝克电机仍能保持较高的气隙磁密。

进一步地，请参阅图2，作为本申请提供的波浪发电机的另一种具体实施方式，浮动件2上开设有导向槽201，主体外壳1上设有位于导向槽201内的导向凸起102；导向槽201内设有特氟龙滑套202。导向凸起102位于导向槽201内，因此浮动件2沿着主体外壳1滑动时不会相对主体外壳1转动，只沿着主体外壳1做竖直方向的上下运动，进而确保只带动传动主轴4做竖直方向的直线运动。导向槽201内设有特氟龙滑套202，实现在海水中低摩擦系数的自润滑。

进一步地，请参阅图1，作为本申请提供的波浪发电机的另一种具体实施方式，主体外壳1的两端分别设有上封闭盖11及下封闭盖12；直线轴承7与上封闭盖11之间设有轴承固定器13，直线轴承7通过轴承固定器13固定安装于上封闭盖11上。直线轴承7采用自润滑黄铜，在保证传动主轴4移动时的稳定性的同时减小滑动的摩擦力。

进一步地，请参阅图1-图2，作为本申请提供的波浪发电机的另一种具体实施方式，直线轴承7与上封闭盖11之间设有O型密封圈14，以保证直线轴承7安装于上封闭盖11时，海水不会通过直线轴承7与上封闭盖11之间的间隙进入安装腔101内，保证波浪发电机的防水性能。

进一步地，请参阅图2，作为本申请提供的波浪发电机的另一种具体实施方式，传动主轴4与直线轴承7之间设有双Y型密封圈15。双Y型密封圈15可实现对滑动的物件较好的密封，因此当传动主轴4相对直线轴承7滑动时，双Y型密封圈15可对直线轴承7与传动主轴4之间的间隙进行密封，避免海水进入安装腔101内，保证波浪发电机的防水性能。

进一步地，请参阅图2，作为本申请提供的波浪发电机的另一种具体实施方式，主体外壳1的外表面上设有限位环103，限位环103位于主体外壳1的中部及顶部；限位环103与导向凸起102相连。中部的限位环103可限制浮动件2向下运动的位置，顶部的限位环103可限制浮动件2向上运动的位置，因此当风浪较大时，浮动件2不会通过传动主轴4带动线圈组件5向下运动较长的距离，避免了线圈组件5的损坏。

进一步地，请参阅图1，作为本申请提供的波浪发电机的另一种具体实施方式，还包括设于安装腔101内的上安装盘16以及设于安装腔101内的下安装盘17；永磁铁轴3安装于上安装盘16与下安装盘17之间。也即永磁铁轴3的两端分别与上安装盘16及下安装盘17相连，因此波浪发电机组装时，可将永磁铁轴3与上安装盘16及下安装盘17相连后作为一个整体放入安装腔101内，同时可将线圈组件5套设于永磁铁轴3外部后再放入，降低了波浪发电机组装的难度。

进一步地，请参阅图3，作为本申请提供的波浪发电机的另一种具体实施方式，线圈组件5与上安装盘16之间设有第一弹簧18。由于线圈组件5与上安装盘16之间设有第一弹簧18，因此线圈组件5随着传动主轴4向上安装盘16移动时不会与上安装盘16发生刚性冲击，第一弹簧18可较好的作为线圈组件5等部件的缓冲，避免线圈组件5或者安装线圈组件5的结构与上安装盘16发生刚性冲击而导致波浪发电机的损坏。浮动件2与传动主轴4可通过连接架10相连。

进一步地，请参阅图3，作为本申请提供的波浪发电机的另一种具体实施方式，线圈组件5与下安装盘17之间设有第二弹簧19。由于线圈组件5与下安装盘17之间设有第二弹簧19，因此线圈组件5随着传动主轴4向下安装盘17移动时不会与下安装盘17发生刚性冲击，第二弹簧19可较好的作为线圈组件5等部件的缓冲，避免线圈组件5或者安装线圈组件5的结构与下安装盘17发生刚性冲击而导致波浪发电机的损坏。浮动件2与传动主轴4可通过连接架10相连。

同时，当线圈组件5或者安装线圈组件5的结构与第一弹簧18或第二弹簧19接触将第一弹簧18或第二弹簧19压缩后，第一弹簧18或第二弹簧19复原时产生的弹性力可使得线圈组件5移动，因此第一弹簧18或第二弹簧19作为蓄能部件，可带动线圈组件5的共振，避免刚性冲击浪费能量的基础上，还提升了波浪发电机工作时能量的转化率，避免能量浪费。

进一步地，请参阅图3，作为本申请提供的波浪发电机的另一种具体实施方式，当线圈组件5与上安装盘16之间设有第一弹簧18时，第一弹簧18套设于永磁铁轴3的外部，上安装盘16上设有第一安装件20，第一弹簧18通过第一安装件20固定安装于上安装盘16上。第一弹簧18套设于永磁铁轴3的外部且通过第一安装件20固定安装于上安装盘16上，使得第一弹簧18受力时可沿着永磁铁轴3的轴线方向发生形变，而不会向径向偏转，以提供较好的缓冲性能。

进一步地，请参阅图3，作为本申请提供的波浪发电机的另一种具体实施方式，当线圈组件5与下安装盘17之间设有第二弹簧19时，第二弹簧19套设于永磁铁轴3的外部，下安装盘17上设有第二安装件21，第二弹簧19通过第二安装件21固定安装于下安装盘17上。第二弹簧19套设于永磁铁轴3的外部且通过第二安装件21固定安装于下安装盘17上，使得第二弹簧19受力时可沿着永磁铁轴3的轴线方向发生形变，而不会向径向偏转，以提供较好的缓冲性能。

可以理解的是，另一种具体实施方式中的方案可为在其他实施例的基础上进一步改进的可实现的实施方案。

显然，本申请的上述实施例仅仅是为了清楚说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请权利要求的保护范围之内。

Claims (16)

1.波浪发电机，其特征在于，包括具有安装腔的主体外壳、滑动安装于所述主体外壳的外部的浮动件、设于所述安装腔内的永磁铁轴、与所述浮动件相连的传动主轴、与所述传动主轴相连且套设于所述永磁铁轴外部的线圈组件，以及与所述线圈组件电连接的电池组；所述主体外壳上设有直线轴承，所述传动主轴滑动安装于所述直线轴承；所述传动主轴与所述线圈组件相连的一端位于所述安装腔内。

2.根据权利要求1所述的波浪发电机，其特征在于，所述传动主轴与所述线圈组件之间设有连接盘，所述线圈组件通过所述连接盘与所述传动主轴相连。

3.根据权利要求2所述的波浪发电机，其特征在于，所述线圈组件的数量为多个，所述永磁铁轴的数量与所述线圈组件的数量相同，所述永磁铁轴与所述线圈组件一一对应。

4.根据权利要求3所述的波浪发电机，其特征在于，多个所述线圈组件位于同一圆周上；多个所述线圈组件所在的圆周的圆心位于所述传动主轴的轴线上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的波浪发电机，其特征在于，所述传动主轴的轴线与所述主体外壳的轴线共线。

6.根据权利要求1-4任一项所述的波浪发电机，其特征在于，所述传动主轴与所述浮动件之间设有连接架；所述传动主轴通过所述连接架与所述浮动件相连；所述连接架包括环绕所述传动主轴设置多根连接杆；所述连接杆的一端与所述传动主轴相连，所述连接杆的另一端与所述浮动件相连。

7.根据权利要求1-4任一项所述的波浪发电机，其特征在于，所述永磁铁轴为海尔贝克阵列磁轴。

8.根据权利要求1-4任一项所述的波浪发电机，其特征在于，所述浮动件上开设有导向槽，所述主体外壳上设有位于所述导向槽内的导向凸起；所述导向槽内设有特氟龙滑套。

9.根据权利要求1所述的波浪发电机，其特征在于，所述主体外壳的两端分别设有上封闭盖及下封闭盖；所述直线轴承与所述上封闭盖之间设有轴承固定器，所述直线轴承通过所述轴承固定器固定安装于所述上封闭盖上。

10.根据权利要求9所述的波浪发电机，其特征在于，所述直线轴承与所述上封闭盖之间设有O型密封圈。

11.根据权利要求1或9所述的波浪发电机，其特征在于，所述传动主轴与所述直线轴承之间设有双Y型密封圈。

12.根据权利要求8所述的波浪发电机，其特征在于，所述主体外壳的外表面上设有限位环，所述限位环位于所述主体外壳的中部及顶部；所述限位环与所述导向凸起相连。

13.根据权利要求1-4任一项所述的波浪发电机，其特征在于，还包括设于所述安装腔内的上安装盘以及设于所述安装腔内的下安装盘；所述永磁铁轴安装于所述上安装盘与所述下安装盘之间，所述永磁铁轴、所述上安装盘及所述下安装盘装配于一体。

14.根据权利要求13所述的波浪发电机，其特征在于，所述线圈组件与所述上安装盘之间设有第一弹簧；

和/或，所述线圈组件与所述下安装盘之间设有第二弹簧。

15.根据权利要求14所述的波浪发电机，其特征在于，当所述线圈组件与所述上安装盘之间设有所述第一弹簧时，所述第一弹簧套设于所述永磁铁轴的外部，所述上安装盘上设有第一安装件，所述第一弹簧通过所述第一安装件固定安装于所述上安装盘上。

16.根据权利要求14所述的波浪发电机，其特征在于，当所述线圈组件与所述下安装盘之间设有所述第二弹簧时，所述第二弹簧套设于所述永磁铁轴的外部，所述下安装盘上设有第二安装件，所述第二弹簧通过所述第二安装件固定安装于所述下安装盘上。

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