直驱式双振荡波浪发电装置

摘要

本发明公开了一种直驱式双振荡波浪发电装置，包括T形浮动平台、竖向导轨、重锤振子、两个支架、两个盘式永磁发电机和两个卷尺弹簧；T形浮动平台包括半径较大的直立圆柱上筒腔和半径较小的直立圆柱下筒腔，下筒腔的顶部与上筒腔底部中心密封连通；导轨固定在下筒腔内，所述重锤振子安装在导轨上；两个支架固定在上筒腔内，对称置于导轨的两侧，每个支架上固定安装一个盘式永磁发电机，所述盘式永磁发电机的转子与卷尺弹簧的转轴固定连接，所述卷尺弹簧的拉绳与重锤振子相连。本发明提供的直驱式双振荡波浪发电装置，在保持双振荡波浪发电装置移动方便、密封简单优点的同时，提高了装置的波浪转换效率，拓宽了装置的可工作波高和周期的范围。

说明书

技术领域

本发明涉及一种直驱式双振荡波浪发电装置，属于海洋波浪能利用技术。

背景技术

随着全球世界经济不断地高速发展，世界各个国家对能源的需求量也随之急剧增 长。陆地上存储的常规能源是有限的，开发新型的、可再生的能源已经成为世界各个国 家为了可持续发展战略共同的研究方向和重要选择。海洋作为占地球面积70％的主体， 不仅拥有丰富的水产、石油、天然气等资源，更蕴藏着巨大的、清洁的、可再生的、新 型的海洋能源。海洋波浪能在海洋中无处不在，而且受时间限制相对较小，同时波浪能 的能流密度最大，可通过较小的装置提供可观的廉价能源。

由于直驱式波浪发电结构简单，性能可靠，受到人们的大量关注，直驱式波浪发电 通常需要一个固定平台，平台上装设电机的固定部分（如直线电机的定子），电机的运 动部份（如直线电机的动子）连接到漂浮在水面的浮子，浮子随着波浪起伏吸收波浪能 传递给电机发电。这种结构原理的波浪发电装置，浮子相连的部件和平台上的固定部件 需要在空气中相对运动，这种相对运动造成密封的困难，尤其是在海洋这种复杂的环境 中。中国专利200410009793.X在浮动平台装置中心有一个重锤，通过钢丝绳连接多个 发电机的永磁振子，随着波浪起伏，重锤拉动各发电机永磁振子做往复运动，通过电磁 感应使安放在发电机定子上的绕组输出电能。中国专利200410046897.8提出一种以波动 （波浪）为能源动力的发电机，波动起伏驱动发电机内弹性振子机构运转发电。中国专 利200610136839.3提出了一种振子波力发电机，采用振子型式直线发电机安装于浮体 中，弹性振子吸收波浪机械能，振子与定子产生相对位移，线圈绕组内通过磁通量发生 变化并产生感应电势。这些发明已经展现了双振荡结构应用于波浪发电中时具有结构简 单、使用灵活，不需要固定平台，重要部件密封技术简单的优点。但是已有的这些技术 也存在一些瑕疵，这类振荡装置在吸收波浪能时需要对浮动平台的质量、振子的质量、 以及弹簧进行配合才能实现，然而海洋波浪主要是由许多低频率的波组成的，因此需要 电机有较大的行程、振子质量要远大于平台质量、弹簧弹性系数要小、发电机的工作速 度范围要大，很遗憾目前还没有看到相关的解决方法，造成这类结构的波浪发电效率较 低，可工作波高和频率带宽较窄，直接导致这项技术的应用受到限制。

发明内容

发明目的：为了克服双振荡结构效率较低的问题，本发明提供一种直驱式双振荡波 浪发电装置，对双振荡结构的关键部位进行创新，引入新的结构，使其满足实际海洋工 作情况，本发明提供的发电装置不仅移动方便、密封简单，而且效率较高，具有较大的 工作波高和频率带宽范围，结构紧凑简单，甚至可以真正做到小巧便携，达到实用效果。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

直驱式双振荡波浪发电装置，包括T形浮动平台、竖向导轨、重锤振子、两个支架、 两个盘式永磁发电机和两个卷尺弹簧；所述T形浮动平台包括半径较大的直立圆柱上筒 腔和半径较小的直立圆柱下筒腔，所述下筒腔的顶部与上筒腔底部中心密封连通；所述 导轨固定在下筒腔内，所述重锤振子安装在导轨上；所述两个支架固定在上筒腔内，对 称置于导轨的两侧，每个支架上固定安装一个盘式永磁发电机，所述盘式永磁发电机的 转子与卷尺弹簧的转轴固定连接，所述卷尺弹簧的拉绳与重锤振子相连；所述重锤振子 配合卷尺弹簧与T形浮动平台构成双振荡结构。

所述卷尺弹簧一般为低弹性系数的卷尺弹簧，且要求行程长、刚度系数低。整个装 置结构简单，且几乎都密封在T形浮动平台内，可以做到完全密封，在海洋中有足够强 的生存能力。重锤振子能够保证其分配到装置吸收的波浪能量中的大部份。卷尺弹簧长 行程、低刚度系数特点，则使振动子处于近似“失重”的状态中，保证振子敏感吸收浮 子的振动能量。采用盘式永磁无铁芯发电机在保持永磁电机体积小的同时，消除了定位 力的影响，使得装置在满足大波浪环境的同时，还可以应用于小波浪环境；盘式电机不 存在行程限制，能适应于不同的波高状况。这种结构可以在保持双振荡波浪发电装置移 动方便、密封简单优点的同时，提高了装置的波浪转换效率，拓宽了装置的可工作波高 和周期的范围，并且结构紧凑，体积更小。

优选的，所述T形浮动平台内安装有若干限位弹性体，所述限位弹性体位于重锤振 子运动的上下限位置上，对重锤振子运动的上下限进行限位。

优选的，还包括电源模块，所述电源模块安装在上筒腔内，所述盘式永磁发电机的 输出端接入电源模块的输入端。

优选的，所述上筒腔的筒壁上设置有水密插头，所述电源模块通过电源线与水密插 头相连，电源模块内的电能通过水密插头接出。

优选的，所述上筒腔的顶部和底部圆周外缘分别均匀设置有若干拉环，方便整个装 置的移动。

优选的，所述上筒腔的外壁圆周上均匀设置有若干缓冲弹性体，对整个装置的碰撞 有缓冲作用。

优选的，所述盘式永磁发电机为永磁无铁芯发电机。

有益效果：本发明提供的直驱式双振荡波浪发电装置，在保持双振荡波浪发电装置 移动方便、密封简单优点的同时，提高了装置的波浪转换效率，拓宽了装置的可工作波 高和周期的范围，结构紧凑，体积更小。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种直驱式双振荡波浪发电装置，包括T形浮动平台、竖向导轨3、 重锤振子4、两个支架6、两个盘式永磁发电机7、两个卷尺弹簧8和电源模块10；所 述盘式永磁发电机7为永磁无铁芯发电机。

所述T形浮动平台包括半径较大的直立圆柱上筒腔1和半径较小的直立圆柱下筒腔 2；所述上筒腔1底部设有一圆形开口，其余各处密封；所述下筒腔2顶部设有一圆形 开口，其余各处密封；所述上筒腔1的开口和下筒腔2的开口连通，且上筒腔1和下筒 腔2之间密封连接；在上筒腔1的顶部和底部圆周外缘分别均匀设置有若干拉环13，在 上筒腔1的外壁圆周上均匀设置有若干缓冲弹性体14。

所述导轨3固定在下筒腔2内，如图所示，导轨3的上端伸入到上筒腔1内；所述 重锤振子4安装在导轨3上，重锤振子4沿着导轨3做往复运动；在下筒腔2内安装有 若干限位弹性体5，所述限位弹性体5位于重锤振子4运动的上下限位置上，对重锤振 子4运动的上下限进行限位。所述两个支架6固定在上筒腔1内，对称置于导轨3的两 侧，每个支架6上固定安装一个盘式永磁发电机7，所述盘式永磁发电机7的转子与卷 尺弹簧8的转轴固定连接，所述卷尺弹簧8的拉绳与重锤振子4相连。所述重锤振子4 配合卷尺弹簧8与T形浮动平台构成双振荡结构。

所述电源模块10安装在上筒腔1内，所述盘式永磁发电机7的输出端接入电源模 块10的输入端；在上筒腔1的筒壁上设置有水密插头12，所述电源模块10通过电源线 11与水密插头12相连，电源模块10内的电能通过水密插头12接出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。