小型波浪能发电装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种小型波浪能发电装置，包括波能触角、设置于浮力盘上用于储存电能并将电能输出的电能储存控制中心、锚固系统、浮力盘和连接链；波能触角通过柔性绳串接后经连接链连接在浮力盘边缘；波能触角，用于将波浪能转化为电能并输入到电能储存控制中心；锚固系统用于将整个发电装置固定在预安设处。本实用新型是利用水体表面波动的能量来直接产生电能的一种小型波浪能发电装置；克服了现有波浪能转换装置将波动动能转化为机械能过程中能量损失较大的缺陷，该装置体积较小，整体结构简单，有功功率较高，制作成本较低且安装维护方便，在小规模波浪能领域具有广阔的应用和发展前景。
【专利说明】小型波浪能发电装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种水能发电装置，特别涉及一种小型波浪能发电装置。
【背景技术】
[0002]随着全世界范围内能源危机和环境恶化的不断加剧，人们迫切希望能够寻觅到绿色环保且可再生的能源来满足人类日益发展的需要。当前，海洋能源的开发与利用逐渐成为整个世界能源研究的课题。海洋能源是指在海洋中由大自然现象所形成的可再生能源，主要包括波浪、潮汐、海流、海水盐浓度差以及海洋生物等所产生的能量，其中波浪、潮汐以及海流为机械能，海水盐浓度差为化学能。海洋能源的利用方式是将海洋中的各种不同类型的能量转变为电能的过程。其中，波浪能分布范围广、绿色环保、蕴藏量丰富且可再生，该能源在全世界范围内受到重视，同时也出现了一系列对波浪能的理论研究和实际应用，获取了不少宝贵的技术经验。
[0003]波浪能作为海洋能源中的重要组成部分，人类利用波浪能来进行发电已有大约150多年的历史。波浪中所蕴含能量的大小主要取决于波高和周期。波功率(即波浪能)与波周期的大小成正比，同时与波高的二次方成正比。从某种意义上讲，利用波浪能进行发电就是将海洋中波动动能经由一系列中间环节，转化为更加容易被人类利用的电能。当前，波能发电所研究的重点主要集中于三种被公认具有商品化价值的装置，分别为振荡浮子式装置、聚波水库式装置和振荡水柱式装置。
[0004]但是这三类波浪能转换装置其原理均为收集波浪低速往返运动的能量，将其转化为发电机的高速旋转运动。其转换过程包括三个环节:收集波能一传递能量一电机发电。第二个环节一般通过液压传动机构或低水头水轮机来完成，有时这一环节甚至还挟带有能量的远距离传输、稳压、稳速和储能等过程，这必将增加系统的复杂性，带来相关的能量损耗，从而降低系统的转换效率和可靠性。此外，上述波能装置在海上施工的工程量较大、体积较大，而且在后期维护过程中也存在一定的困难。
[0005]因此需要一种将波动动能直接转化为机械能的且体积小、功率高和成本低的波浪能发电装置。
实用新型内容
[0006]有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种将波动动能直接转化为机械能的且体积小、功率高和成本低的波浪能发电装置。
[0007]本实用新型是通过以下技术方案来实现的:
[0008]本实用新型提供的小型波浪能发电装置，包括波能触角、电能储存控制中心、锚固系统、浮力盘和连接链；
[0009]所述波能触角通过柔性绳串接后经连接链连接在浮力盘边缘；
[0010]所述波能触角，用于将波浪能转化为电能并输入到电能储存控制中心；
[0011]所述电能储存控制中心，设置于浮力盘上用于储存并输出电能；[0012]所述锚固系统用于将整个发电装置固定在预安设处。
[0013]进一步，所述波能触角内部设置有发电机，所述发电机包括定子部分、动子部分、橡胶绝缘层和滑动腔；所述发电机的定子部分设置于橡胶绝缘层内；所述发电机的动子部分为设置于由橡胶绝缘层形成的滑动腔内的滑体，所述滑体包括永磁铁、滚轮和弹簧；所述滚轮设置于永磁体和滑动腔之间；所述弹簧分别设置于永磁体两端。
[0014]进一步，所述电能储存控制中心包括贮能箱和用于将电能通过电缆输出的电能输出装置；所述贮能箱，用于储存产生的电能；所述电能输出装置包括滤波模块、调压模块和稳压模块；所述滤波模块用于过滤从贮能箱中输出的电能，然后将电能输入到调压模块将电压调节到需要的电压值，最后将该电压通过稳压模块输出。
[0015]进一步，所述发电机为直线发电机；所述滑动腔为真空滑动腔。
[0016]进一步，所述浮力盘为八角浮力盘，所述八角浮力盘每一边上设置有一个波能触角，所述每一个波能触角上设置有四个辅助波能触角漂浮在海面上的浮球，所述每一个波能触角上靠近八角浮力盘的两个浮球通过柔性绳串接起来。
[0017]进一步，还包括柔性绳，所述波能触角上靠近浮力盘的浮球通过柔性绳串接起来。
[0018]进一步，所述波能触角呈圆柱体，所述波能触角两端分别设置有用于辅助波能触角漂浮在海面上的半球形浮体。
[0019]进一步，所述锚固系统为海底系缆。
[0020]进一步，所述电能输出装置通过海底电缆与外部装置连接。
[0021 ] 进一步，还包括自适应变阻尼调整装置，所述自适应变阻尼调整装置，用于调整浮体的固有频率。
[0022]本实用新型的有益效果在于:本实用新型采用直线发电机原理，利用水体表面波动的能量来直接产生电能的一种小型波浪能发电装置；克服了现有波浪能转换装置的将波动动能转化为机械能过程中的能量损失较大的缺陷。
[0023]该装置的最大的优点就是可以简化中间能量传递这一环节，将波动动能通过波能触角直接转化为机械能，且该装置体积较小，整体结构简单，有功功率较高，制作成本较低且安装维护方便，在波浪能领域具有广阔的应用和发展前景。
[0024]同时采用自适应变阻尼技术来实现随机波状况下的最佳阻尼，从而使系统整体吸收波能达到最优。通过设计浮体的固有频率和来波频率一致，以及设计阻尼系统使频率响应宽度与我国可用波浪频率一致的方式研制出了新型的浮体，并通过调整阻尼因素保证一定的频率宽度，最终达到提高波能装置转换效率的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中:
[0026]图1为小型波浪能发电装置模型；
[0027]图2为波能触角立体模型；
[0028]图3为直线发电机构造；
[0029]图4为小型波浪能发电装置工作流程。
[0030]图中，1、波能触角；2、电能储存控制中心；3、贮能箱；4、浮力盘；5、连接链；6、柔性绳；7、锚固系统；8、电能输出装置；9、浮球；10、浮体；11、永磁体；12、滚轮；13、弹簧；14、滑
动腔；15、橡胶绝缘层；16、金属线圈。
【具体实施方式】
[0031]以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。
[0032]图1为小型波浪能发电装置模型，图2为波能触角立体模型，图3为直线发电机构造，如图所示:本实用新型提供的小型波浪能发电装置，包括波能触角1、电能储存控制中心2、锚固系统7、浮力盘4和连接链5 ；
[0033]所述波能触角I通过柔性绳6串接后经连接链连接在浮力盘4边缘；
[0034]所述波能触角1，用于将波浪能转化为电能并输入到电能储存控制中心2 ；
[0035]所述电能储存控制中心2，设置于浮力盘4上用于储存并输出电能；
[0036]所述锚固系统7用于将整个发电装置固定在预安设处，本实施例中的锚固系统采用海底系缆。
[0037]所述波能触角I外部设置有浮体10和辅助波能触角I漂浮在海面上的浮球9球体；
[0038]所述波能触角I内部设置有直线发电机，所述直线发电机包括定子部分、动子部分、橡胶绝缘层15和滑动腔14 ；
[0039]所述发电机的定子部分设置于橡胶绝缘层内；
[0040]所述发电机的动子部分为设置于由橡胶绝缘层形成的滑动腔内的滑体，所述滑体包括永磁铁11、滚轮12和弹簧13 ；
[0041 ] 所述滚轮设置于永磁体11和滑动腔14之间；
[0042]所述弹簧13分别设置于永磁体11两端。
[0043]所述电能储存控制中心包括贮能箱3、电能输出装置8 ；
[0044]所述贮能箱3，用于储存产生的电能；本实施例中的贮能箱采用蓄电池或充电电池组。
[0045]所述电能输出装置8，用于将电能通过电缆输出，本实施例中的电能输出装置采用海底电缆。
[0046]所述电能储存控制中心包括贮能箱和用于将电能通过电缆输出的电能输出装置；所述贮能箱，用于储存产生的电能；所述电能输出装置包括滤波模块、调压模块和稳压模块；所述滤波模块用于过滤从贮能箱中输出的电能，然后将电能输入到调压模块将电压调节到需要的电压值，最后将该电压通过稳压模块输出。
[0047]所述发电机为直线发电机；所述滑动腔为真空滑动腔。
[0048]发电机的定子是安置在橡胶绝缘层以内的金属线圈16，动子部分为整个滑体，包括永久磁铁、滚轮、弹簧等物件。滚轮可使得滑体在滑动腔内更易滑动；滑体左右两边的弹簧一方面可缓冲滑体与滑动腔边壁发生的碰撞，延长装置的使用寿命，另一方面弹簧在不断压缩和伸长的过程也是滑体动能和弹性势能相互转换的过程，可促进滑体在滑动腔内滑动，发电机的动子由于波动作用在滑动腔内部来回滑动，导致定子线圈内的磁通量发生变化，产生感应电动势。[0049]还包括柔性绳，所述波能触角上靠近浮力盘的浮球通过柔性绳串接起来。
[0050]所述波能触角发电机呈圆柱体，其圆柱体两端分别包含半球形浮体，所述浮球为辅助波能触角漂浮在海面上的球体。
[0051]所述浮力盘为八角浮力盘，所述八角浮力盘每一边上设置有一个波能触角，所述每一个波能触角上设置有四个浮球，所述每一个波能触角上靠近八角浮力盘的两个浮球通过柔性绳串接起来。
[0052]所述电能输出装置通过海底电缆与外部装置连接。
[0053]还包括自适应变阻尼调整装置，所述自适应变阻尼调整装置，用于调整浮体的固有频率。
[0054]本实施例中的自适应变阻尼调整装置是通过实测预安设该装置海域处的波浪要素资料，并根据业主的使用要求，结合水动力学、统计学等多学科知识，可计算得出这片海域波浪的波动频率谱曲线，经过波浪频谱分析确定该海域处的波浪运动规律，进一步的设计使得整个发电装置能够自动的适应外部波浪的波动情况，适时调整自身“随波振动”的固有频率。具体情况需要具体分析。
[0055]本实施例提供的浮力盘四周边上还可以设置配重构件和固定钩环，配重构件用于调整整个装置的自身重力和浮力之间的大小关系，使得整个装置能够漂浮在水面上，设置恰当的浮管配重，使浮管始终呈平稳状态，并悬浮于水中波浪波动最活跃的波动层；采用固定钩环将多台并列安装，形成规模发电。
[0056]图4为小型波浪能发电装置工作流程，如图所示，本实施例提供的装置的工作过程如下:首先检查维修电能储存控制中心，确定电能储存控制中心外部球壳与浮力盘之间的是否处于密实防水状态，确保电能储存控制中心内部不渗水，保证其内部构件均能够正常工作；然后检查每台装置中各波能触角的发电情况，适时进行检查和维修；适时对波能触角上的浮球等浮式构件进行更换，保障发电装置正常工作；定期对锚固系统中海底系缆的锚链进行防腐维护，保证系锚强度；同时还要多关注海上气象情况预报，以便在遇上不利海况时，能够更好的保护好该装置，避免造成经济损失；最后做好波浪能发电装置所在海域的环保工作，在外围安设拦污网等措施，避免由于生活垃圾的干扰而降低发电机的工作效率。
[0057]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过参照本实用新型的优选实施例已经对本实用新型进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围。
【权利要求】
1.小型波浪能发电装置，其特征在于:包括波能触角、电能储存控制中心、锚固系统、浮力盘和连接链；所述波能触角通过柔性绳串接后经连接链连接在浮力盘边缘；所述波能触角，用于将波浪能转化为电能并输入到电能储存控制中心；所述电能储存控制中心，设置于浮力盘上用于储存并输出电能；所述锚固系统用于将整个发电装置固定在预安设处。
2.根据权利要求1所述的小型波浪能发电装置，其特征在于:所述波能触角内部设置有发电机，所述发电机包括定子部分、动子部分、橡胶绝缘层和滑动腔；所述发电机的定子部分设置于橡胶绝缘层内；所述发电机的动子部分为设置于由橡胶绝缘层形成的滑动腔内的滑体，所述滑体包括永磁铁、滚轮和弹簧；所述滚轮设置于永磁体和滑动腔之间；所述弹簧分别设置于永磁体两端。
3.根据权利要求1所述的小型波浪能发电装置，其特征在于:所述电能储存控制中心包括贮能箱和用于将电能通过电缆输出的电能输出装置；所述贮能箱，用于储存产生的电能；所述电能输出装置包括滤波模块、调压模块和稳压模块；所述滤波模块用于过滤从贮能箱中输出的电能，然后将电能输入到调压模块将电压调节到需要的电压值，最后将该电压通过稳压模块输出。
4.根据权利要求2所述的小型波浪能发电装置，其特征在于:所述发电机为直线发电机；所述滑动腔为真空滑动腔。
5.根据权利要求1所述的小型波浪能发电装置，其特征在于:所述浮力盘为八角浮力盘，所述八角浮力盘每一边上设置有一个波能触角，所述每一个波能触角上设置有四个辅助波能触角漂浮在海面上的浮球，所述每一个波能触角上靠近八角浮力盘的两个浮球串接起来。
6.根据权利要求5所述的小型波浪能发电装置，其特征在于:还包括柔性绳，所述波能触角上靠近浮力盘的浮球通过柔性绳串接起来。
7.根据权利要求1所述的小型波浪能发电装置，其特征在于:所述波能触角呈圆柱体，所述波能触角两端分别设置有用于辅助波能触角漂浮在海面上的半球形浮体。
8.根据权利要求1所述的小型波浪能发电装置，其特征在于:所述锚固系统为海底系缆。
9.根据权利要求3所述的小型波浪能发电装置，其特征在于:所述电能输出装置通过海底电缆与外部装置连接。
10.根据权利要求1所述的小型波浪能发电装置，其特征在于:还包括自适应变阻尼调整装置，所述自适应变阻尼调整装置，用于调整浮体的固有频率。
【文档编号】F03B13/14GK203655524SQ201320664337
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】吴林键, 李怡, 舒丹, 周世良, 徐绩青 申请人:吴林键