CN212305014U - 一种近海岸波浪能发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及波浪能发电技术领域，更具体地，涉及一种近海岸波浪能发电装置。该装置包括固定架、浮体和第一发电机构，所述浮体通过第一发电机构与固定架连接；所述第一发电机构包括连杆、第一磁体、第一线圈和第一电机壳，所述第一电机壳连接固定于浮体顶面，所述连杆一端与固定架连接固定，另一端连接第一磁体；所述第一磁体活动穿插于第一电机壳中，所述第一线圈环绕固定在第一电机壳。当波浪推动浮体上下浮动时，浮体带动第一电机壳，使第一电机壳上的第一线圈与第一电机壳中的第一磁体发生切割磁感线运动。本实用新型采用直线式电机发电，提高了波浪能的利用率和发电效率。

Description

一种近海岸波浪能发电装置

技术领域

本实用新型涉及波浪能发电技术领域，更具体地，涉及一种近海岸波浪能发电装置。

背景技术

波浪能发电是通过波浪能装置将波浪能转换为往复运动的机械能，再通过动力摄取系统转换成所需的动力或电能。我国是一个海洋大国，海洋面积有300多万平方公里，据计算我国的波浪能储量有2186TWh/a，能利用的有2.2TWh/a，沿海波浪能理论年平均功率为1.3×107kW。波浪发电不受气候位置影响，既可以用于海水浮标，海水淡化，大型波浪发电还可以用于并网发电，并且不产生污染，受地域影响较小，相对于其他新能源而言更容易发展提升。目前，波浪能发电装置种类繁多。

公开号为CN108999741A公开了浮桩式海波浪发电装置，该技术方案中采用浮桩在海面上下浮动，带动传动机构旋转，从而使发电机发电。方案中设置多个传动齿轮进行转动配合，最后带动主轴旋转发电，由于波浪能是一种持续性能源，在工作一段时间之后传动齿轮会有容易出现磨损，而且，齿轮传动需要较大的能源动力，在一定程度上导致了能源转换效率较低。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种近海岸波浪能发电装置，结构装配简单，采用直线式电机发电，提高了波浪能的利用率和发电效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种近海岸波浪能发电装置，包括固定架、浮体和第一发电机构，所述浮体通过第一发电机构与固定架连接；所述第一发电机构包括连杆、第一磁体、第一线圈和第一电机壳，所述第一电机壳连接固定于浮体顶面，所述连杆一端与固定架连接固定，另一端连接第一磁体；所述第一磁体活动穿插于第一电机壳中，所述第一线圈环绕固定在第一电机壳。浮体运动，带动第一电机壳，使第一电机壳上的第一线圈与第一电机壳中的第一磁体发生切割磁感线运动。该装置通过固定架设置在近海岸的海面上，当波浪推动浮体上下浮动时，第一发电机构通过电磁感应现象发电。其中第一发电机构为单边直线往复运动式发电装置。

进一步地，还包括若干第二发电机构，所述第二发电机构分布于浮体边侧；所述第二发电机构包括第二电机壳、第二线圈和活动磁体振子，所述第二电机壳与浮体连接固定，第二线圈环绕固定在第二电机壳，所述活动磁体振子滑动穿插于第二电机壳中，活动磁体振子来回滑动，与第二电机壳中的第二线圈发生切割磁感线运动。第二发电机构较为小型，同样也为单边直线往复运动式的发电装置，浮体受波浪能影响，除了上下浮动外，还会来回摇摆，在摇摆过程中，第二发电机构通过电磁感应现象发电。

进一步地，还包括储能机构，所述储能机构包括第一整流组件、第二整流组件以及与两者电连接的电池，所述第一整流组件与第一发电机构电连接，第二整流组件与第二发电机构电连接。电池优选采用45mAh聚合物锂电池组。由于浮体上设置多个第二发电机构，所以各第二发电机构均单独连接有一个第二整流组件，将各第二发电机构进行串联，引出正负极和母线，最后再电连接入储能机构。

进一步地，所述第一整流组件为三相整流桥，第二整流组件为单相整流桥。三相整流桥、单相整流桥均为较常见的电路组件，因此本方案中对两者的型号类型不作限制，能将电能经过整流电路整流成恒流电即可。

进一步地，所述固定架包括顶盖以及若干撑杆，所述撑杆均匀分布于顶盖四周，用于支撑固定顶盖；所述连杆连接固定于顶盖中心位置。一般选用矩形顶盖，采用四个撑杆分别支撑顶盖四端。根据上述的发电原理，应保证浮体的体积大小不影响其在固定架的区域内来回浮动。

进一步地，所述撑杆、连杆均为镀铬光轴。镀铬光轴具有较强的耐腐蚀性能。

进一步地，所述浮体中填充有用于增加稳定性的重物和用于增加浮力的填充物。一方面，在浮体框架上绑定重物，以增加浮体自重，提高稳定性。另一方面，在浮体中填充有密度小的填充物，可以为浮体提供更大的浮力。

进一步地，所述填充物为塑料泡沫或海棉。

进一步地，所述顶盖还设有LED提示灯，LED提示灯与储能机构电连接。储能机构设有控制器，同时留有输出端，控制器监控着各发电机构的发电状况。而LED提示灯连接于输出端，受控制器控制，提示当前装置的发电情况。

进一步地，所述第一磁体、活动磁体振子均为永磁体。永磁体采用轴向充磁磁铁，永磁体材料选用钕铁硼。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型公开了一种近海岸波浪能发电装置，采用直线式电机发电，充分利用各个方向的波浪能，有效提高了波浪能的利用率和发电效率。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是第一整流组件电路连接图。

图3是第二整流组件电路连接图。

其中，1浮体，2连杆，3第一磁体，4第一线圈，5第一电机壳，6第二电机壳，7第二线圈，8活动磁体振子，9第一整流组件，10第二整流组件，11电池，12顶盖，13撑杆，14 LED提示灯。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种近海岸波浪能发电装置，包括固定架、浮体1、第一发电机构、第二发电机构和储能机构，第一发电机构、第二发电机构均为单边直线往复运动式的发电装置。

其中固定架设置在近海岸的海面上，固定架包括矩形的顶盖12以及四个撑杆13，四个撑杆13分别支撑顶盖12四端，用于支撑固定顶盖12，浮体1的体积大小不影响其在固定架的区域内来回浮动。

而浮体1中填充有用于增加稳定性的重物和用于增加浮力的填充物，一方面，在浮体1框架上绑定重物，以增加浮体1自重，提高稳定性。另一方面，在浮体1中填充有密度小的填充物，可以为浮体1提供更大的浮力。本实施例的填充物为塑料泡沫或海棉。

另外，浮体1通过第一发电机构与固定架连接，具体地，第一发电机构包括连杆2、第一磁体3、第一线圈4和第一电机壳5，第一电机壳5连接固定于浮体1顶面，连杆2一端与顶盖12中心连接固定，另一端则连接第一磁体3，本实施例撑杆13、连杆2均为镀铬光轴。同时，第一磁体3活动穿插于第一电机壳5中，第一线圈4环绕固定在第一电机壳5上。浮体1上下浮动时，带动第一电机壳5直线运动，使第一电机壳5上的第一线圈4与第一电机壳5中的第一磁体3发生切割磁感线运动，从而产生感应电动势。具体地，第一磁体3的保持相对静止，作为定子；第一线圈4运动，作为振子。

本实施例第二发电机构分布于浮体1边侧，各侧面分别设有一个第二发电机构，因此一共有四个第二发电机构。第二发电机构较为小型，具体包括第二电机壳6、第二线圈7和活动磁体振子8，第二电机壳6嵌入浮体1侧面进行固定，第二线圈7环绕固定在第二电机壳6上，活动磁体振子8则滑动穿插于第二电机壳6中。浮体1受波浪能影响，来回摇摆时，活动磁体振子8来回滑动，与第二电机壳6中的第二线圈7发生切割磁感线运动，从而产生感应电动势。具体地，第二线圈7的保持相对静止，作为定子；活动磁体振子8运动，作为振子。

具体地，第一电机壳5、第二电机壳6可采用圆筒型或长条型结构。第一磁体3、活动磁体振子8均为永磁体，永磁体采用轴向充磁磁铁，永磁体材料选用钕铁硼。

本实施例中，储能机构包括第一整流组件9、第二整流组件10以及与两者电连接的电池11，电池11优选采用45mAh聚合物锂电池11组。

第一整流组件9与第一发电机构电连接，第一整流组件9为三相整流桥，如图2所示，三相整流桥5由6个整流二极管(VD)、1个电容(C)、1个稳压二极管(DZ)、1个电阻(R)组成。电源端接发电机，由整流电路进行整流和滤波，之后通过稳压装置进行稳压，使输出电压为稳压直流电，随后让其对锂电池11组进行充电进行储能。

第二整流组件10与第二发电机构电连接，第二整流组件10为单相整流桥，如图3所示，本实施例单相整流桥3由2个晶闸管(VT)、2个二极管(VD)、1个续流二极管(VDR)、1个稳压二极管(DZ)、1个电阻(R)组成。单相整流桥总共有4组，分别将4个第二发电机构引线到浮体1上部后接入排针，之后再通过杜邦线接入各自的单相整流桥中，然后通过串联的方式，引出正负极，用杜邦线连接后接入45mAh聚合物锂电池11组。

同时，顶盖12还设有LED提示灯14，LED提示灯14与储能机构电连接。储能机构设有控制器，同时留有输出端，控制器监控着各发电机构的发电状况。而LED提示灯14连接于输出端，受控制器控制，提示当前装置的发电情况。

具体原理过程如下：波浪推动浮体1，浮体1带动第一发电机构、第二发电机构中的定子、振子发生相对运动，磁体切割磁感线，产生感应电动势，从而将机械能转化为电能。电能经过整流电路整流成恒流电后，接入储能电池11，也即对45mAh聚合物锂电池11进行充电，45mAh聚合物锂电池11接收电能转化为化学能储存。另外，储能机构输出端接上5V的LED提示灯14，受控制器控制，提示当前装置的发电情况。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。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。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种近海岸波浪能发电装置，其特征在于：包括固定架、浮体(1)和第一发电机构，所述浮体(1)通过第一发电机构与固定架连接；

所述第一发电机构包括连杆(2)、第一磁体(3)、第一线圈(4)和第一电机壳(5)，所述第一电机壳(5)连接固定于浮体(1)顶面，所述连杆(2)一端与固定架连接固定，另一端连接第一磁体(3)；所述第一磁体(3)活动穿插于第一电机壳(5)中，所述第一线圈(4)环绕固定在第一电机壳(5)；

浮体(1)运动，带动第一电机壳(5)，使第一电机壳(5)上的第一线圈(4)与第一电机壳(5)中的第一磁体(3)发生切割磁感线运动。

2.根据权利要求1所述的一种近海岸波浪能发电装置，其特征在于：还包括若干第二发电机构，所述第二发电机构分布于浮体(1)边侧；所述第二发电机构包括第二电机壳(6)、第二线圈(7)和活动磁体振子(8)，所述第二电机壳(6)与浮体(1)连接固定，第二线圈(7)环绕固定在第二电机壳(6)，所述活动磁体振子(8)滑动穿插于第二电机壳(6)中，活动磁体振子(8)来回滑动，与第二电机壳(6)中的第二线圈(7)发生切割磁感线运动。

3.根据权利要求2所述的一种近海岸波浪能发电装置，其特征在于：还包括储能机构，所述储能机构包括第一整流组件(9)、第二整流组件(10)以及与两者电连接的电池(11)，所述第一整流组件(9)与第一发电机构电连接，第二整流组件(10)与第二发电机构电连接。

4.根据权利要求3所述的一种近海岸波浪能发电装置，其特征在于：所述第一整流组件(9)为三相整流桥，第二整流组件(10)为单相整流桥。

5.根据权利要求1所述的一种近海岸波浪能发电装置，其特征在于：所述固定架包括顶盖(12)以及若干撑杆(13)，所述撑杆(13)均匀分布于顶盖(12)四周，用于支撑固定顶盖(12)；所述连杆(2)连接固定于顶盖(12)中心位置。

6.根据权利要求5所述的一种近海岸波浪能发电装置，其特征在于：所述撑杆(13)、连杆(2)均为镀铬光轴。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种近海岸波浪能发电装置，其特征在于：所述浮体(1)中填充有用于增加稳定性的重物和用于增加浮力的填充物。

8.根据权利要求7所述的一种近海岸波浪能发电装置，其特征在于：所述填充物为塑料泡沫或海绵。

9.根据权利要求5所述的一种近海岸波浪能发电装置，其特征在于：所述顶盖(12)还设有LED提示灯(14)，LED提示灯(14)与储能机构电连接。

10.根据权利要求2所述的一种近海岸波浪能发电装置，其特征在于：所述第一磁体(3)、活动磁体振子(8)均为永磁体。

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