[发明专利]一种风能和波浪能互补发电的海洋浮标

说明书

技术领域

本发明涉及一种风能和波浪能互补发电装置，属于可再生能源综合利用领域。

背景技术

众所周知，海洋资源旷阔，对于海洋的水质监测和成分分析有利于我们探索海洋，传统的海洋探测方法是设立多个漂流浮标监测点，但是浮标长期工作供电问题成了一个大问题。目前浮标多采用蓄电池组配合太阳能板发电的方式，这种方式容易受到天气的影响。而海洋能无时无刻不存在，设计波浪能发电的装置受到了人们的逐渐认可。

如专利号CN104819100A设计的一种浪能发电装置，装置水面上部安装垂直方向的风力机利用风能带动叶片旋转发电，水下安装有直线式发电机，利用波浪的上下势能带动发电机动子做切割磁感线运动产生电量。此装置实现了风能和波浪能的结合发电，但风力机轴固定，只能接受一定角度内的风能，且底部直线发电机长期浸泡在海水中容易腐蚀。

又如专利号CN105781882A设计的一种风能和波浪能发电的海洋平台，平台上有风箱，挡板和进风通道，风箱内设有旋转叶片，平台底部设有浮体能让平台随这波浪上下浮动。该海洋平台能将波浪能转化空气动能，使得波浪能发电和风能发电能共用一套发电机构和传动机构。此平台结构简单，但是发电效率不高。

发明内容

本发明的目的是为了解决波浪浮标在海外长时间工作的供电问题，目前的海洋浮标主要通过蓄电池和太阳能板进行供电，很容易受到天气的影响，工作效率不高。现有的波浪能发电装置发电方式也比较单一。本发明提出一种风能和波浪能互补发电的海洋浮标，采用风能和波浪能进行互补发电根据波浪和风向大体一致的原理，上部通过风力机发电，水下通过水流波浪发电，提高了发电效率。

本发明采用的技术方案是：一种风能和波浪能互补发电的海洋浮标，包括风扇叶片、风力发电机、垂直轴、浮标主体、永磁体、磁感线圈、控制器和水轮机；

所述浮标主体露出海面的部分上方安装有风力发电机，风力发电机上安装有风扇叶片，风吹动风扇叶片，组成风能发电装置；

所述风力发电机的垂直轴与底部的水轮机轴嵌套相连，垂直轴上设置有永磁体，永磁体周围缠绕着磁感线圈，组成波浪能发电装置；

所述波浪能发电装置通过波浪能产生电能，波浪能发电装置与控制器连接，控制器的电源管理模块一部分直接与浮标主体连接，另一部分与蓄电池组连接，蓄电池组与浮标主体连接。

作为优选，所述风扇叶片通过连接轴连接有可调节方向的尾翼，所述当风力发电机的正方向与自然风风向发生一定的角度偏移时，尾翼会自动偏航至与自然风风向一致的位置，以确保风力发电机能得到最大的迎风面，从而提高风力发电机的的发电效率，做到风能的最大可利用率。

本发明设计了一种风能和波浪能互补的发电装置。浮标的上部装有可旋转的风力机，能够根据风向调整风叶的方向。垂直轴内部与浮标底部的水轮旋转轴嵌套相连，水轮机主轴上困绑着永磁体，两侧缠绕着磁感线圈。风向和浪基本方向一致，海面上风带动风力机转动发电，水下水流带动水轮转动，轴切割磁感线圈产生电动势。

有益效果：本发明实现了风能和波浪能的互补发电，结构简单，发电效率高，弥补了传统波浪能发电，能量多级转换的过程中造成的能量损耗，直接利用海水流动的动能带动水轮机发电。风力发电技术成熟，做到了可再生能源的充分利用，最大化发电效益。

附图说明

图1为本发明风能和波浪能互补发电的海洋浮标的结构示意图；

图2是本发明风力发电机的结构示意图；

图3是本发明波浪能发电后的电源管理和负载使用流程图。

图中：1.风扇叶片；2.风力发电机；3.垂直轴；4.浮标主体；5永磁体；6.磁感线圈；7.控制器；8.水轮机；9.连接轴；10.尾翼。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详述：

如图1-3所示，一种风能和波浪能互补发电的海洋浮标，包括风扇叶片1、风力发电机2、垂直轴3、浮标主体4、永磁体5、磁感线圈6、控制器7和水轮机8；

所述浮标主体4露出海面的部分上方安装有风力发电机2，海面上风力很大，波浪能一部分也来自于风力，风力发电机2上安装有风扇叶片1，风吹动风扇叶片1从而带动风力发电机2运转发电，组成风能发电装置；

所述风力发电机2的垂直轴3与底部的水轮机8轴嵌套相连，两者之间可以旋转，垂直轴3上设置有永磁体5，永磁体5周围缠绕着磁感线圈6，组成波浪能发电装置，由于风力和波浪的方向基本一致，当风吹过来时，风力发电机2迎风旋转发电，同时叶带动水轮机的轴迎向水流方向，波浪在海里带动水轮机转动，切割磁感线圈产生电能；