一种岸式小密度波浪能发电装置

技术领域

本发明涉及一种岸式小密度波浪能发电装置，属于新能源技术领域。

背景技术

海洋波浪能是一种品质比较高的能源，它广泛存在于海洋内，受空间和时间的限制比较小，可以非常方便得被加以利用，通过各式各样的波浪能转换装置便可以容易地得到可观的以电能为主的廉价能源。波浪能主要的利用领域就是把波浪能转换为电能供给人们使用。所谓波浪能发电通常指的是利用各种波浪能转换装置把海洋中无穷无尽的波浪能经过数级变换，最终转化成可以被利用的电能而输出出来。

波浪能发电技术按照工作原理可以被分为以下几种：振荡水柱技术、浮子式技术和越浪技术。在振荡水柱发电装置工作时，气室中的水柱在波浪的带动下做起伏运动，与气室相连的空气在水柱的驱动下，又带动透平发电装置转换为电能。浮子式技术则具有可以随波浪运动而做往复运动的浮子装置，浮子的往复运动又可以带动机械系统或者液压系统把波浪能转换为机械能，最终驱动发电机发电。越浪式技术是利用收缩波道等装置把波浪引入到较高水位所产生的水位差来带动水轮机组发电。

从固定方式划分，波浪能转换装置可分为固定式和浮式，固定式波浪能转换装置的主要结构是固定的，不随波浪运动；浮式波浪能转换装置的主要结构漂浮在水面，一般通过锚泊系统与海底相连。其中，固定式波浪能转换装置根据建造的地点，还可以划分为岸式和离岸式，岸式波浪能转换装置固定于岸边，其优点是便于管理、维护，便于电力输送，当选址和波浪能转换装置设计得当时，其效率一般较高；缺点是岸边的波浪能能流密度往往很小。离岸式波浪能转换装置固定在海底，其优点是周围的波浪能能流密度较大，但有一部分会绕射到装置背后；缺点是转换效率较低、管理、输电成本较大。

固定式波浪能转换装置的建造成本受其周围环境因素（如水深、地质、坡度、离岸距离等）的影响很大，建造成本往往较高，因而不被采用。目前研究的热点在浮式波浪能转换装置。

浮式波浪能转换装置的优点是建造难度比固定式小，通常可以在船厂建造、下水，然后安放到合适的地方；浮式波浪能转换装置一般安装在离岸较远处，波浪能能流密度较大。但是其缺点是其效率一般没有固定式波浪能转换装置高，遇到大浪，其结构、锚泊系统及输电线路往往容易被破坏，其成本与电力输送距离以及对结构、锚泊系统的要求有关。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对大部分沿海地区波能密度小的问题，提供了一种岸式小密度波浪能发电装置。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种岸式小密度波浪能发电装置，由气室1、发电机2、发电机支架3、海岸4、浮子5、链条6、固定箱7、直线发电机8、振荡水柱9、波浪10组成。

所述的气室1位于海岸4的上方，发电机位于气室1右侧的发电机支架3上，振荡水柱9位于气室1的内部，浮子5漂浮在振荡水柱表面，并通过链条与固定箱连接，固定箱固定于气室1底部，直线发电机8位于固定箱7内部正中央，波浪10位于气室1外部左侧。

所述的浮子5内部左右两侧分布有左换能装置11和右换能装置12。

所述的左换能装置由左重力球11-1、左固定杆11-2、左连接杆11-3、左支撑杆11-4、左短连杆11-5、左定子11-6、左动子11-7、左弹簧11-8、左定子固定杆11-9组成，其中，左重力球11-1通过左固定杆11-2与左连接杆11-3的右端连接，左支撑杆11-4的顶端与左连接杆11-3的正中心连接，左支撑杆11-4的底端固定于浮子5底部，左短连杆11-5的顶端与左连接杆11-3的左端连接，左短连杆11-5的底端连接有左定子11-6，左动子11-7位于左定子11-6的下方，通过左弹簧11-8固定于浮子底部；右换能装置12由右重力球12-1、右固定杆12-2、右连接杆12-3、右支撑杆12-4、右短连杆12-5、右定子12-6、右动子12-7、右弹簧12-8、右定子固定杆12-9组成，其中右重力球12-1通过右固定杆12-2与右连接杆12-3的左端连接，右支撑杆12-4的顶端与右连接杆12-3的正中心连接，右支撑杆12-4的底端固定于浮子5底部，右短连杆12-5的顶端与右连接杆12-3的右端连接，右短连杆12-5的底端连接有右定子12-6，右动子12-7位于右定子12-6的下方，通过右弹簧12-8固定于浮子底部。所述的直线发电机由上初级框架13、下初级框架14、左次级框架15、右次级框架16、永磁体17、绕粗线圈18组成。

所述的上初级框架13、下初级框架14分别位于永磁体的正上方和正下方，上初级框架13、下初级框架14与永磁体之间的间距均为2~4mm，左次级框架15、右次级框架16分别位于永磁体17的左侧和右侧，绕粗线圈18均匀分布在上初级框架13和下初级框架14内部空隙的两侧。

气室1是固定在海岸4上的空仓结构，一半淹没于海水中，并与海洋联通，在波浪10的带动下，气室1内的振荡水柱9会做上下起伏运动，继而带动液面上的浮子5和空气也做上下的起伏运动，从而使得空气和浮子5所带有的动能通过发电机2和直线发电机8转化为电能，依靠共振来加强振荡水柱9的运动，当波浪10的周期与振荡水柱9的固有周期接近时，波浪10便能够与气室内的振荡水柱9发生共振现象，共振使得振荡水柱9的振荡幅值增加，从而令波浪10的利用效率提高。

本发明与其他技术相比，有益效果在于：

本发明采用直线发电机作为最终换能装置，制备内置式波浪能发电装置，直线发电机的成本较低，没有污染，噪声较小，维护容易，在组成直线发电机的部件中没有轴承等零件，所以使用时不需要润滑，使得它的噪声较小，而且对环境不会产生任何污染。直线发电机的动子一般直接连接在外部动力源上，从而可以省略之间的传动机构，降低了生产以及维护的成本，直线发电机可以有良好的防护性，能够在恶劣的环境条件下工作，由于它采用的是敞开式的结构，具有良好的散热性能和很强的工作承受能力，能够提高装置的使用寿命，由于直线发电机可以多台并用，而且互相不会产生干扰，从而可以根据其工作环境和空间的实际情况来有针对性的选择直线发电机的大小及型号，使之能够最大限度得提高空间的利用率，提高能量转换率。在风压、重力、水压以及水面自身的惯性等的共同作用之下，在水面上产生了具有周期性的振荡波浪，波浪能便是波浪所持有的动能和势能，由于气室是固定在海岸上的空仓结构，其一半淹没于海水中，而淹没于海水中的部分是开放式的，并与海洋联通的，在波浪的带动下，气室内的水柱会做上下起伏运动，继而带动液面上的浮子和空气也做上下的起伏运动，从而使得空气和浮子所带有的动能通过发电机转化为电能，依靠共振来加强水柱的运动，当波浪的周期与水柱的固有周期接近时，波浪便能够与气室内的水柱发生共振现象，而共振使得水柱的振荡幅值大大增加，进而也令波浪能的利用效率大幅度提高。

附图说明

图1为本装置的整体结构图。

图2为浮子结构图。

图3为左换能装置结构图。

图4为右换能装置结构图。

图5为直线发电机结构图。

图中：1、气室，2、发电机，3、发电机支架，4、海岸，5、浮子，6、链条，7、固定箱，8、直线发电机，9、振荡水柱，10、波浪，11、左换能装置，11-1、左重力球，11-2、左固定接杆，11-3、左连接杆，11-4、左支撑杆，11-5、左短连杆，11-6、左定子，11-7、左动子，11-8、左弹簧，12、右换能装置，12-1、右重力球，12-2、右固定接杆，12-3、右连接杆，12-4、右支撑杆，12-5、右短连杆，12-6、右左定子，12-7、右动子，12-8、右弹簧，13、上初级框架，14、下初级框架，15、左次级框架，16、右次级框架，17、永磁体，18、绕粗线圈。

具体实施方式

为了使本发明的所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种岸式小密度波浪能发电装置，由气室1、发电机2、发电机支架3、海岸4、浮子5、链条6、固定箱7、直线发电机8、振荡水柱9、波浪10组成。所述的气室1位于海岸4的上方，发电机位于气室1右侧的发电机支架3上，振荡水柱9位于气室1的内部，浮子5漂浮在振荡水柱表面，并通过链条与固定箱连接，固定箱固定于气室1底部，直线发电机8位于固定箱7内部正中央，波浪10位于气室1外部左侧。

如图2、图3和图4所示，所述的浮子5内部左右两侧分布有左换能装置11和右换能装置12。所述的左换能装置由左重力球11-1、左固定杆11-2、左连接杆11-3、左支撑杆11-4、左短连杆11-5、左定子11-6、左动子11-7、左弹簧11-8、左定子固定杆11-9组成，其中，左重力球11-1通过左固定杆11-2与左连接杆11-3的右端连接，左支撑杆11-4的顶端与左连接杆11-3的正中心连接，左支撑杆11-4的底端固定于浮子5底部，左短连杆11-5的顶端与左连接杆11-3的左端连接，左短连杆11-5的底端连接有左定子11-6，左动子11-7位于左定子11-6的下方，通过左弹簧11-8固定于浮子底部；右换能装置12由右重力球12-1、右固定杆12-2、右连接杆12-3、右支撑杆12-4、右短连杆12-5、右定子12-6、右动子12-7、右弹簧12-8、右定子固定杆12-9组成，其中右重力球12-1通过右固定杆12-2与右连接杆12-3的左端连接，右支撑杆12-4的顶端与右连接杆12-3的正中心连接，右支撑杆12-4的底端固定于浮子5底部，右短连杆12-5的顶端与右连接杆12-3的右端连接，右短连杆12-5的底端连接有右定子12-6，右动子12-7位于右定子12-6的下方，通过右弹簧12-8固定于浮子底部。

如图5所示，所述的直线发电机由上初级框架13、下初级框架14、左次级框架15、右次级框架16、永磁体17、绕粗线圈18组成。所述的上初级框架13、下初级框架14分别位于永磁体的正上方和正下方，上初级框架13、下初级框架14与永磁体之间的间距均为2~4mm，左次级框架15、右次级框架16分别位于永磁体17的左侧和右侧，绕粗线圈18均匀分布在上初级框架13和下初级框架14内部空隙的两侧。

在风压、重力、水压以及水面自身的惯性等的共同作用之下，在水面上产生了具有周期性的振荡波浪，波浪能便是波浪所持有的动能和势能，由于气室1是固定在海岸4上的空仓结构，其一半淹没于海水中，而淹没于海水中的部分是开放式的，并与海洋联通的，在波浪4的带动下，气室1内的水柱会做上下起伏运动，继而带动液面上的浮子5和空气也做上下的起伏运动，从而使得空气和浮子5所带有的动能通过发电机转化为电能，依靠共振来加强水柱的运动，当波浪的周期与水柱的固有周期接近时，波浪便能够与气室内的水柱发生共振现象，而共振使得水柱的振荡幅值大大增加，进而也令波浪能的利用效率大幅度提高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。