[实用新型]一种波浪能发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及将波浪的机械能转换为电能的技术，特别涉及圆柱形直线式发电装置及其实现方法，具体是一种波浪能发电装置。

背景技术

波动的河水或海水等自然环境中蕴藏着丰富的波浪能，而水面上常常需要分布大量的气象、航道等浮标，而这些浮标常常需要一定的电气设备，如卫星信号收发器、传感器、雷达等，为这些分布式海洋用电设备供电需要长距离铺设电缆，供电成本高，后期维护比较繁琐。对于采用太阳能发电技术，由于太阳能电池板裸露在外，存在易腐蚀和损坏等缺陷。而采用永磁体的机电转换技术等发展已日益成熟，成本逐渐降低，因此，可将海浪中的机械能转换为电能解决这些电气设备的供电问题，且基于该发电技术的发电装置可采用全密封设计，具有耐用性、环境适应性更好的优点，可固定在浮标的锚链上等，安装方便，具有广阔的应用前景。采用模块化设计思想，提高了发电机的适用范围。

河北工业大学之前有两项海洋波动发电装置的实用新型：一种径向充磁的永磁海洋波动发电装置，申请号201410833567；多级同轴串并联海洋波动发电装置，申请号201510217979。上述两种发电装置中没有闭合磁路，与感应线圈交链的磁力线少，感应线圈主要通过切割部分磁力线产生动生电动势，输出电能大小取决于动子与定子的相对运动速度，而由于波浪频率低，速度慢，因此上述两种发电装置输出功率有限。本实用新型采用直线发电机原理，构建了良好的闭合磁路，磁力线集中在感应线圈中通过，线圈中的磁通量大，较小的动子与定子的相对运动就会使得感应线圈中有较大的磁通变化，即使在低频的波浪驱动下，也可输出较大电功率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种波浪能发电装置，采用柔性橡胶密封外壳，定子、动子和绕组均采用圆柱形结构。由于波浪的驱动力可以通过调整橡胶密封外壳的体积来实现，因此这里采用较小气隙的直线发电装置，实现磁路的良好封闭，定位力较大，发电效率较高。由于工作频率低，涡流效应不明显，磁轭由整块儿硅钢制作，易于加工和装配。在设计时将动子和定子采用模块化设计，通过组合不同数量的动子和定子阵列实现不同功率的电能输出。

本实用新型的技术方案为：

一种波浪能发电装置，包括直线式发电机和包裹在其外部的柔性橡胶密封外壳；。

所述的直线式发电机为圆柱体结构，包括下端盖、侧板、支撑筒、塔式拾振弹簧、直线轴承一、顶杆、动子轭铁、永磁体、定子轭铁、绕组、直线轴承二、上端盖；下端盖固定在侧板底部；

上端盖固定在圆筒状侧板顶部，直线轴承二固定在上端盖下部；

支撑筒焊接在下端盖上；直线轴承一固定在支撑筒上半部内侧；塔式拾振弹簧放置在支撑筒的内部，塔式拾振弹簧的下端部紧贴在下端盖上端面，塔式拾振弹簧的的上端和顶杆下端面紧贴；

所述的顶杆包括顶杆轴一段、顶杆轴二段、顶杆轴三段和顶杆盖，顶杆轴一段和顶杆轴三段直径相同，顶杆轴二段直径较顶杆轴一段和顶杆轴三段直径要小，顶杆盖的直径与侧板外径相同；顶杆轴二段的长度、动子轭铁长度、定子轭铁长度相同；顶杆轴三段的长度为两倍的发电装置的最大输入位移、上端盖的厚度、直线轴承二的高度三者之和，顶杆轴三段在直线轴承二上端面上部的长度为最大输入位移；

动子轭铁粘接在顶杆二段上，永磁体粘接在动子轭铁上；定子轭铁粘接在侧板内侧，绕组放置在定子轭铁的槽内，绕组的引出线通过定子出线孔、侧板线槽和发电机出线孔之后与负载连接。

所述的永磁体的数量优选为3～12个，且为了实现2相或3相输出，永磁体个数应为2或3的公倍数；厚度为2～5毫米。

所述的多个绕组为单相电输出、2相输出或3相电输出，每相对应绕组均为串联。

所述的柔性橡胶外壳采用氢化丁腈橡制成，厚度为4～10mm。

本实用新型的优点如下：

(1)采用柔性橡胶全封闭外壳，柔性橡胶外壳耐腐蚀性好，可适应河水、江水、海水等自然环境，不但可实现对发电装置的良好保护，提高发电装置的可靠性，也具有波浪能传递作用，可根据发电装置所在水域的波浪强度加长或缩短外壳长度，使动子与定子在工作时的相对位移达到最大。

(2)安装方便，由浮标悬浮在水面即可，便于与气象浮标等水面用电设备配合使用；

(3)设计了具有良好闭合磁路的动子和定子结构，并且动子永磁体、定子轭铁、绕组采用模块化设计，可根据功率需要实现将相应数量的永磁体、定子轭铁、绕组沿轴向依次叠加在一起，本波浪能发电装置具有更广的适应性；