[发明专利]海洋海浪发电的方法和装置

说明书

1.技术领域

本发明涉及海浪发电设备领域。具体是一种交流电流发生装置。这种装置将海浪流动过程中产生的动能转化成电能。

2.背景技术

当流体(如空气、水，等)绕过非流线形物体时，物体尾流左右两侧会产生的成对的、交替排列的、旋转方向相反的涡旋。这种涡旋被称作卡门涡街。图1是卡门涡街形成示意图。卡门涡街中的旋涡的结构可以用环量守恒的原理来解释。即当一个涡从非流线型物体(或称旋涡发生体)的边界层脱落时，必然有与之环量相反的涡的存在。在现实中，当流体流过建筑物、电线、桥墩时都会产生卡门涡街。在旋涡发生体后方，旋涡会沿来流方向向后运动。同时由于单个旋涡的环量的存在，这个涡会受到一个与来流垂直方向上的作用力，即升力。因而在卡门涡街中，流体会在与来流方向垂直的方向上受到周期性交变的作用力。理论和实验都已经表明，在一定条件下(可以用流体的雷诺数表示)，卡门涡街中的旋涡的结构是稳定的，因而旋涡产生频率和流体流速的关系是确定的。广泛使用的卡门涡街流量计就是根据这个原理制成的。

.如果在磁场中安置一个金属线圈，通过线圈与磁场的相对运动，可以使穿过线圈的磁通量产生变化。根据电磁感应定律，磁通量的变化会使线圈中产生电流。卡门涡街中的周期性的、交替方向的力可以诱导一个放置在固定的磁场中的金属线圈产生振荡。如果这种周期性的振荡改变了穿过金属线圈的磁通量，则在线圈中产生了交流电。图2是利用旋涡诱导产生电流的原理图。

由于线圈的振荡是由卡门涡街中交替出现的旋涡诱导产生的，所以这种装置被成为车辆用摆动式发电装置。利用这种装置产生交流电的前提是必须有流体的流动，因而该装置也可以被视为风能发电设备的一种。

3.发明内容

该发明利用上述背景技术，设计一个装置，它将海浪流动时产生的动能转化成电能。

在这个装置中，有一个旋涡发生体，其横截面是梯形的。旋涡发生体固定在一个壳体内。这个壳体呈管状，两端分别为流体的入口端和出口端。一个矩形金属线圈通过转动轴安装在壳体内。将两块永磁铁的N极和S极分别安装在壳体内，并且在金属线圈的两侧。图3和图4分别是旋涡诱导发电机正视示意图和俯视示意图。流体流过旋涡发生体时产生的卡门涡街引起流场的振荡，从而带动金属线圈摆动，于是金属线圈中的磁通量会成周期性变化，所以金属线圈中产生了交流电。

这种装置结构简单、体积小，重量轻，可以被视为一个发电机组的单元。使用时，让多个这样的发电机一起工作，以产生足够的电能。

4.附图说明

图1卡门涡街形成示意图

图2利用海洋海浪流动产生电流的原理图

图3海洋海浪发电的方法和装置正视示意图

图4海洋海浪发电的方法和装置俯视示意图

5.具体实施方式

以下结合说明书附图和实施例子对本发明做进一步说明。实施例子：该装置在组装后的工作状态如图3和图4所示。呈梯形截面的旋涡发生体置于壳体中心。梯形底边边长较宽的一侧朝向壳体的流体入口端，即图3和图4中的左侧一端。壳体的总长度应不小于十倍的旋涡发生体的梯形底边边长。其作用是对进入壳体的流体起到的导流作用，并且让旋涡发生体后面的涡街有一个发展空间。可转动的金属线圈被安装在旋涡发生体下游五倍梯形底边边长远处。两块永磁铁在的壳体内腔、金属线圈两侧。

将该装置置于一定方向海洋海浪的来流中，则海浪会通过壳体的入口端，进入壳体。流体绕过旋涡发生体，在其后部会产生卡门涡街。卡门涡街中的旋涡成对、反向流经金属线圈，金属线圈绕转动轴产生振荡。无振荡情况下，穿过金属线圈的磁通量是固定的。在金属线圈振荡时，磁通量随之发生周期性变化，于是金属线圈中产生了交流电。金属线圈的两个端子通过壳体上的小孔引出。