一种基于弧形永磁电机的波浪能发电装置

1.本实用新型涉及一种基于波浪能的弧形发电机，具体为一种基于弧形永磁电机的波浪能发电装置，属于波浪能发电技术领域。


背景技术：

2.海洋中蕴藏着巨大的能量，随着当今社会能源发展面临的一系列问题及挑战以及人们对海洋的不断探索，波浪能作为海洋能中最主要的能源之一，其开发和利用成为缓解能源问题的重要途径。
3.振荡浮子式和鸭式虽然是直接驱动电机发电，省去了齿轮传动的能量损耗，效率较高，但也各有缺点；前者利用浮子的垂直运动发电，未能利用的到水平方向的波浪力；后者结构复杂，装置稳定性不高，实际运行中易出现故障，且在不规则波浪下效率明显降低。
4.传统的几种波浪发电采用的多为旋转电机和液压系统配合，中间环节往往经过多重传动，效率不高；此外，在实际波浪发电应用中，电机动子并不需要360
°
旋转进行发电，只需要在某一特定的角度范围内绕轴心往复摆动；目前，虽然步进电机和伺服电机可以断续的在有限角度内往复运动，但是步进电机由电脉冲信号开环控制，速度慢，效率不高；伺服电机有编码器脉冲编码器控制，机械结构复杂，价格昂贵，难以广泛应用。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于弧形永磁电机的波浪能发电装置。
6.本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的，一种基于弧形永磁电机的波浪能发电装置，包括：
7.弧形电机本体，所述弧形电机本体包括电机壳体，所述电机壳体的顶端设置有封装外壳；
8.摆动组件，所述摆动组件设置在弧形电机本体的顶部，且贯穿封装外壳的顶端，所述摆动组件包括浮子，所述浮子的底端固定连接有摆杆，所述摆杆的底端设置有动子，所述动子的底端设置有多个永磁体；
9.支撑组件，所述支撑组件设置在电机壳体的底端，所述支撑组件包括电机支架，所述电机支架的底端设置有阻尼板，所述阻尼板的顶端设置有连接组件；
10.质量块，所述质量块的顶部设置有锚链，所述锚链的其中一端和固定连接在连接组件内。
11.优选的，所述电机支架包括两个支撑杆，两个所述支撑杆的顶端和电机壳体的底端固定连接，两个所述支撑杆的底端和阻尼板的顶端固定连接。
12.优选的，所述摆杆的杆臂，且位于封装外壳的顶部转动穿插连接有旋转轴，所述封装外壳底端的两边侧和动子的两端之间设置有两个弧形弹簧。
13.优选的，所述电机壳体的内壁设置有多个定子，多个所述定子的顶端均设置有线
圈。
14.优选的，所述连接组件包括连接套环，所述连接套环底部的正面和背面均固定连接有安装板，两个所述安装板的顶端均开设有两个安装孔。
15.优选的，所述连接套环的顶部设置为空心环，且底部设置为矩形块，所述矩形块的顶端开设有控制滑槽，所述控制滑槽底部两侧的内壁均开设有限制滑槽。
16.优选的，所述控制滑槽内滑动穿插连接有夹定杆，所述夹定杆底部的两侧均固定连接有限制滑块，两个所述限制滑块分别和两个限制滑槽滑动穿插连接。
17.优选的，所述控制滑槽内设置有支撑弹簧，所述支撑弹簧的底端和控制滑槽底端的内壁固定连接，所述支撑弹簧的顶端和夹定杆的底端固定连接。
18.本实用新型的有益效果是：
19.其一、本实用新型浮子、摆杆、动子三者固定连接，装置稳定性好，而且直接驱动电机发电，能量转换过程中几乎没有能量损失，发电效率高。
20.其二、本实用新型利用杠杆原理作用，电机动子行程较小，同等发电功率下，整个发电装置结构更加简单，耗材更少。
附图说明
21.图1为本实用新型整体结构侧视图；
22.图2为本实用新型浮子和摆杆的连接示意图；
23.图3为本实用新型图1中a处的结构放大示意图；
24.图4为本实用新型连接组件的结构示意图；
25.图5为本实用新型连接组件的剖视图；
26.图6为本实用新型换流过程流程图。
27.图中：1、浮子；2、摆杆；3、旋转轴；4、封装外壳；5、电机壳体；6、电机支架；7、阻尼板；8、锚链；9、质量块；10、动子；11、弧形弹簧；12、永磁体；13、定子；14、线圈；15、连接套环；1501、安装板；1502、控制滑槽；1503、支撑弹簧；1504、夹定杆；1505、限制滑块。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.请参阅图1-6所示，一种基于弧形永磁电机的波浪能发电装置，包括：
30.弧形电机本体，弧形电机本体包括电机壳体5，电机壳体5的顶端设置有封装外壳4；
31.封装外壳4与摆杆2(旋转轴3处)作不透水的可动连接，可以避免电机内部被海水侵蚀或使海水阻碍电机转动，电机定子13外壁涂装耐腐蚀性材料，并通过电机支架6与阻尼板7相连接，实现整个装置的固定。
32.电机壳体5的内壁设置有多个定子13，多个定子13的顶端均设置有线圈14；
33.线圈14绕制在定子13的铁芯柱上，连接引出三相接线，与换流模块连接发电。
34.摆动组件，摆动组件设置在弧形电机本体的顶部，且贯穿封装外壳4的顶端，摆动组件包括浮子1，浮子1的底端固定连接有摆杆2，摆杆2的底端设置有动子10，动子10的底端设置有多个永磁体12；
35.浮子1为凸轮结构，摆杆2由旋转轴3固定，摆杆2可绕轴旋转，浮子1在周期性的波浪推动下，使摆杆2绕轴左右摇摆，带动底部与其相连的弧形电机本体内动子10部分在某一角度范围内作往复运动，完成发电；
36.旋转轴3与浮子1之间的长度大于旋转轴3与动子10之间的长度，并且可根据实际需要调节，借助杠杆原理，当浮子1受到很小的波浪推动时，也可以带动动子10完成绕着旋转轴3小行程旋转，完成发电；
37.此外，浮子1、摆杆2、动子10三者固定为一体，直接驱动弧形电机本体发电，发电过程中几乎没有能量损失。
38.支撑组件，支撑组件设置在电机壳体5的底端，支撑组件包括电机支架6，电机支架6的底端设置有阻尼板7，阻尼板7的顶端设置有连接组件；
39.阻尼板7可以减缓整个装置的振动，它通过锚链8与海底质量块9连接，可以使弧形电机本体几乎保持静止。
40.电机支架6包括两个支撑杆，两个支撑杆的顶端和电机壳体5的底端固定连接，两个支撑杆的底端和阻尼板7的顶端固定连接；
41.质量块9，质量块9的顶部设置有锚链8，锚链8的其中一端和固定连接在连接组件内；
42.浮子1通过固定于旋转轴3上的摆杆2与弧形电机本体内的动子10进行连接；质量块9通过锚链8与阻尼板7、电机支架6和弧形电机本体内的定子13连接，以此来保持弧形电机本体位置的稳定；
43.定子13和动子10的结构均为半圆形，且定子13整体密封，弧形电机本体内的动子10与定子13之间有一层气隙，并无直接连接。
44.作为本实用新型的一种技术优化方案，摆杆2的杆臂，且位于封装外壳4的顶部转动穿插连接有旋转轴3，封装外壳4底端的两边侧和动子10的两端之间设置有两个弧形弹簧11；
45.旋转轴3于半圆型弧形电机主体的圆心处，与摆杆2预留孔位润滑固定，是电机内部动子10和整个摆杆2的支点。
46.两个弧形弹簧11可以储存过多的能量，防止动子10与封装外壳4相撞。
47.作为本实用新型的一种技术优化方案，连接组件包括连接套环15，连接套环15底部的正面和背面均固定连接有安装板1501，两个安装板1501的顶端均开设有两个安装孔；
48.连接套环15的顶部设置为空心环，且底部设置为矩形块，矩形块的顶端开设有控制滑槽1502，控制滑槽1502底部两侧的内壁均开设有限制滑槽。
49.作为本实用新型的一种技术优化方案，控制滑槽1502内滑动穿插连接有夹定杆1504，夹定杆1504底部的两侧均固定连接有限制滑块1505，两个限制滑块1505分别和两个限制滑槽滑动穿插连接；
50.控制滑槽1502内设置有支撑弹簧1503，支撑弹簧1503的底端和控制滑槽1502底端的内壁固定连接，支撑弹簧1503的顶端和夹定杆1504的底端固定连接。
51.本实用新型在使用时，参考图1至图5，发电包括以下几个过程；
52.过程一：首先浮子1在海浪的推动下进行周期性的摆动；
53.过程二：浮子1通过摆杆2在旋转轴3的带动作用下进行晃动，摆杆2的底部在带动动子10进行周期性摆动，动子10带动永磁体12进行同步周期性摆动；
54.过程三：永磁体12摆动对应下方的线圈14，使得线圈14切割磁感线产生感应电流，以此进行发电。
55.参考图6，发电装置所发的电后续处理过程和使用方向；
56.整个装置产生的感应电流，依次进行输入滤波、整流、逆变和输出滤波，这样就能够得到可用电，这些可用电可以存储在蓄电池内，或者通过升压变压器输入到地区电网内进行供电使用。
57.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。