一種浮體式潮汐與海浪發電裝置的製作方法

2023-09-19 05:20:05 3

專利名稱：一種浮體式潮汐與海浪發電裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於海洋能源利用與可再生能源發電領域，涉及利用潮汐與海浪動能發電的裝置。
背景技術：
能源安全已成為全球性的一大挑戰,關係到國家的安全與社會的發展。化石能源的有限性及其溫室氣體效應，迫使世界各國想方設法投入大量的科研資源來研究開發綠色能源技術。除了利用風能、太陽能、地熱能、核能等自然資源外，海浪發電正在蓬勃興起，並 逐步成為各國競相開發的一種新能源。開發高效和高性價比的海浪發電技術對於我國當前的環境保護和能源可持續開發有巨大的經濟效益和社會效益。大力發展包括海浪發電在內的海洋可再生能源技術已被列入國家海洋事業發展規劃綱要。根據調研可知，目前利用波浪能發電有三種比較成熟的方法振蕩水柱波能裝置、聚波水庫式發電裝置、擺式波能裝置。振蕩水柱波能裝置的優點是轉動機構不與海水接觸，防腐性能好，安全可靠，維護方便。但以現有成熟的技術實施海浪發電具有以下缺點1、振蕩水柱波能裝置和擺式波能裝置需要液壓傳動軸，因而造價昂貴，發電性價比不高；2、這些裝置需要機械傳動，兩次能量轉換，摩擦損耗大，轉換效率低、3、發電機體積巨大，要求海浪浪高比較大。聚波水庫式發電裝置的優點是一級轉換沒有活動部件，可靠性好，維護費用低，系統出力穩定。不足之處是電站建造對地形有要求，不易推廣。

發明內容
本發明提供一種新型的漂浮式潮汐發電機裝置，其特徵在於，具有葉輪結構的圓柱形的浮體，所述浮體由橡膠或由橡膠包封的矽鋼材料製成，所述浮體的筒壁內鑲嵌發電線圈，所述浮體的筒壁外壁均勻安裝徑向分布的頁片。所述浮體的軸中心通過兩個軸承安裝在一個定軸上，因而能繞所述定軸旋轉。所述定軸上嵌裝了垂直於定軸的永磁體磁極。浮體與定軸的兩端面安裝兩個梯形的波流聚集板，所述梯形波流聚集板在垂直水面方向是矩形迎波板，而水平方向的截面承梯形形狀，梯形截面迎波面的底邊比靠近浮體圓柱一端的底邊長。所述浮體圓柱體及定軸與波流聚集板之間有兩組密封圈，從而隔離海水與浮體內部的發電部件，避免了發電機受海水腐蝕的現象。該裝置可通過錨鏈固定在波流方向可預測的確定水域如陸地上的河流中或者有著豐富的潮汐現象的海域，波流在聚波板的約束下以更高的速度流向浮體上的頁片，從而推動圓柱形浮體繞著定軸旋轉，從而使發電線圈切割磁極的磁力線產生感生電流。同時，隨著海浪的波峰的變化，在浮力與重力的作用下，該裝置能隨波浪震動，磁極的重心發生變化因而繞固定軸旋轉，從而磁極與線圈發生相對運動，因而磁力線與發電線圈相互切割。同時，磁極可以通過軸承安裝在定軸上繞定軸擺動，當所述發電裝置隨波浪震動時，通過軸承安裝的永磁體磁極由於重力勢能的作用而擺動，從而切割磁力線發電，因此，該裝置不僅能利用浮體垂直方向上隨波震動的能量，也能利用潮汐水平方向上移動時推力產生的能量，將潮汐或海浪的動能直接轉換成電能。所產生的感生電流通過浮體內定軸上的電刷收集，再通過定軸中心孔的電線引出到發電裝置夕卜。所述裝置無需兩次能量轉換，啟動阻力小，直接利用潮汐和海浪的動能發電，發電效率高，發電成本低。所產生的交流電通過整流變成直流電對蓄電池充電，由蓄電池對外輸出穩定的電能。可將一臺或一臺以上的發電裝置產生的直流電能串聯或並聯，在經過變流升壓轉變為工頻交流電，併入電網或對負載供電。該裝置簡單方便，在遇到惡劣天氣或環境下，可轉移至安全海域。此外該裝置還適用於用於陸地上的河流中，將河水流動的動能直接轉換成電能，無需築壩就可以建成河邊小型電站，對一家一戶或某些小型功率機器的提供電源。


圖I是浮體式潮汐與海浪發電裝置的軸向剖視圖
圖2是浮體式潮汐與海浪發電裝置的垂直於軸向(A-A)的剖視3是浮體式潮汐與海浪發電裝置中波流聚集板及旋轉葉輪與海水隔離的密封結構的局部放大圖
圖4是浮體式潮汐與海浪發電裝置實施發電的系統功能結構框圖。
具體實施例方式本發明提供一種新型的漂浮式潮汐發電機裝置，它具有如圖I所示的密封的圓筒形的浮體(I)，所述浮體內有定軸(3)，定軸上嵌裝了垂直於固定軸的永磁體磁極(6)，浮體(O能繞定軸(3)旋轉,浮體圓筒外殼內嵌入了發電線圈(5)。永磁體磁極(6)與定軸(3)的裝配關係如圖2所示,永磁體磁極(6)與定軸(3)相互垂直,一部分磁極(6)固定在定軸
(3)上，一部分磁極(6)通過能繞定軸(3)旋轉的軸承(7)安裝在定軸上，相鄰兩對磁極(6)在定軸(3)橫截面上的投影互相垂直。該裝置通過錨鏈(13)定在確定的水域，該裝置在迎波面安裝了梯形的波流聚集板(4)，在潮汐或波流的推動下，浮體(I)圓筒能繞定軸(3)旋轉切割磁極磁力線，同時，隨著海浪波峰的變化，在浮力與重力的作用下，該裝置能隨波浪震動，通過軸承安裝的磁極(6)的重心發生變化因而繞固定軸(3)旋轉，從而與線圈發生相對運動。因此，該裝置不僅能利用浮體垂直方向上隨波震動的能量，也能利用潮汐水平方向上移動時推力產生的能量，將潮汐或海浪的動能直接轉換成電能，所產生的交流電通過整流變成直流電對蓄電池充電，由蓄電池對外輸出穩定的電能。同時，該裝置簡單方便，在遇到惡劣天氣或環境下，可轉移至安全海域。此外該裝置還適用於用於陸地上的河流中，將河水流動的動能直接轉換成電能，無需築壩就可以建成河邊小型電站，對一家一戶或某些小型功率機器的提供電源。該裝置機械結構結合

如下如圖I所示，所述裝置包括浮體(I)、浮體圓筒外部徑向分布的頁片(2)，浮體圓筒內部鑲嵌有軸向分布的發電線圈(5)，浮體圓筒兩端面的中心通過兩個軸承(8)與定軸(3)聯接，定軸上通過軸承(7)安裝了 N對永磁鐵磁極
(6)，磁極(6)的重心分布在兩端，在浮體隨波浪震動時吸收波浪動能，並將其轉化為重力勢能，因而能繞定軸旋轉，從而磁力線切割發電線圈(5)產生感生電流；定軸(3)與梯形波流聚集板(4)固定聯接，整個裝置通過4個錨鏈(13)固定在預定的水域。當水面有水平方向的波流或潮流時，水平方向波流推動浮體圓筒外的頁片(2)，使圓筒繞定軸旋轉，從而使線圈與磁力線相互切割，產生感生電流。浮體圓筒內嵌裝的線圈匝數以及定軸上安裝的磁極的對數可視輸出功率的要求配置。感生電流通過浮體圓筒內部的電刷連接，電刷的電極通過定軸中心孔內的導線連接輸出。浮體圓筒與梯形波流聚集板之間通過密封環將圓筒內部與海水隔離，圖3是密封環結構的局部放大視圖，其中密封環(10，11)由表面拋光陶瓷片或金屬片製成，一端固定在梯形波流聚集板內的彈簧(12)的彈力使密封環(11)緊貼密封環
(10),從而隔尚海水與圓筒內部的發電部件。
如圖4所示，該裝置產生的感生電流經過橋式整流電路整流後，傳送給蓄電池充電電路對蓄電池充電，電能存儲於蓄電池中，形成穩定的電能輸出。在海面上多個這樣的裝置可以經串聯與並聯連接網狀，組成大功率的發電網。蓄電池組輸出的電流經過變流和升壓以後可以成為工頻交流電輸出。
權利要求
1.一種浮體式潮汐與海浪發電裝置，其特徵在於，具有葉輪結構的圓柱形的浮體，所述浮體由橡膠或由橡膠包封的矽鋼材料製成，所述浮體的筒壁內鑲嵌發電線圈，所述浮體的筒壁外壁均勻安裝徑向分布的頁片，所述浮體的軸中心通過兩個軸承安裝在一個定軸上，因而能繞所述定軸旋轉，所述定軸上嵌裝了垂直於定軸的永磁體磁極。
2.浮體與定軸的兩端面安裝兩個梯形的波流聚集板，所述梯形波流聚集板在垂直水面方向是矩形迎波板，而水平方向的截面承梯形形狀，梯形截面迎波面的底邊比靠近浮體圓柱一端的底邊長；所述浮體圓柱體及定軸與波流聚集板之間有兩組密封圈，從而隔離海水與浮體內部的發電部件。
3.根據權利要求I所述浮體式潮汐與海浪發電裝置，其特徵在於，其圓柱形的浮體在波流的推動下能繞定軸旋轉，切割磁力線產生感生電流，當波浪為的波峰變化時，磁極的重 心發生變化而繞定軸旋轉，切割磁力線產生感生電流；所述裝置不僅能利用浮體垂直方向上隨波震動的能量，也能利用潮汐水平方向上移動時推力產生的能量，將潮汐或海浪的動能直接轉換成電能。
4.根據權利要求I所述浮體式潮汐與海浪發電裝置，其特徵在於，所產生的感生電流通過浮體內定軸上的電刷收集，再通過中心孔的電線引出到發電裝置外。
5.所述裝置無需兩次能量轉換，啟動阻力小，直接利用潮汐和海浪的動能發電，發電效率高，發電成本低；根據權利要求I所述浮體式潮汐與海浪發電裝置，其特徵在於，所產生的交流電通過整流變成直流電對蓄電池充電，由蓄電池對外輸出穩定的電能。
6.可將一臺或一臺以上的發電裝置產生的直流電能串聯，在經過變流升壓轉變為工頻交流電，併入電網或對負載供電。
7.根據權利要求I所述浮體式潮汐與海浪發電裝置，其特徵在於，在遇到惡劣天氣或環境下，可轉移至安全海域。
8.所述裝置還適用於用於陸地上的河流中，將河水流動的動能直接轉換成電能，無需築壩就可以建成河邊小型電站，對一家一戶或某些小型功率機器的提供電源。
全文摘要
本發明公開一種新型的漂浮式潮汐發電機裝置，它由內壁嵌有發電線圈，外壁有葉片，中心有嵌裝永磁體磁極，通過密封圈密封的圓筒構成，圓筒兩端有梯形波流聚集板，能利用水平方向的波流和波浪的震動產生感生電流，所產生的感生電流經過整流後對電池充電，輸出穩定的直流電，直流電經過變流轉變為工頻交流電。
文檔編號F03B13/26GK102635490SQ20121013180
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月2日 優先權日2012年5月2日
發明者胡勇堅 申請人:胡勇堅