專利名稱：嵌套浮擺式波浪發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海洋波浪能發(fā)電的裝置，特別是涉及一種嵌套浮擺式波浪發(fā)電裝置，屬于新型可再生能源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展、人口的激增、社會的進步，人類對能源的需求日益增長。海洋中蘊含著豐富的資源，隨著陸域資源的開發(fā)利用，在陸上資源日益短缺的今天，人們不得不轉(zhuǎn)向海洋領(lǐng)域的開發(fā)研究去尋找新的發(fā)展空間。能源科學(xué)和海洋技術(shù)的重新升溫，為解決這一世界性的能源與環(huán)境問題開辟了新的途徑。波浪發(fā)電作為一種新能源的來源，受到世界各國的重視。波浪能利用的裝置種類繁多，關(guān)于波能轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明專利成百上千。在上述背景下，波浪能的開發(fā)利用正日益受到關(guān)注，經(jīng)過20世紀70年代對多種波浪能裝置的試驗和研究到80年代的海況試驗及應(yīng)用示范研究，國內(nèi)外很多學(xué)者相繼提出了很多不同種類的波能轉(zhuǎn)換裝置，波浪發(fā)電技術(shù)已逐步接近實用化水平。波能發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)是中間的轉(zhuǎn)換裝置，目前研究最多、應(yīng)用最廣的四種裝置為振蕩水柱式波能裝置、擺式波能裝置、聚波水庫波能裝置、振蕩浮子式波能轉(zhuǎn)換裝置。振蕩水柱式波能裝置是以空氣作為轉(zhuǎn)換的介質(zhì)，其一級能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)為氣室，二級能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)為空氣透平。振蕩水柱波能裝置的優(yōu)點是轉(zhuǎn)動機構(gòu)不與海水接觸，防腐性能好，安全可靠，維護方便。其缺點是二級能量轉(zhuǎn)換效率較低?，F(xiàn)有振蕩水柱式波能收集轉(zhuǎn)換裝置多用于航標燈等微型電力設(shè)備的供電，輸出功率較??；近岸振蕩水柱式波能收集轉(zhuǎn)換裝置對海岸地形要求較高。擺式波能裝置是通過擺體在波浪力的作用下發(fā)生的前后或上下擺動，將波浪能轉(zhuǎn)換為擺軸的動能。擺式裝置的轉(zhuǎn)化效率高，但機械和液壓機構(gòu)的維護較為困難。其另一優(yōu)點是可以方便地與相位控制技術(shù)相結(jié)合。相位控制技術(shù)可以使波能裝置吸收到裝置迎波寬度以外的波浪能，從而大大提高裝置的轉(zhuǎn)換效率。聚波理論最早由挪威特隆姆大學(xué)的!^lnes和Budal提出。聚波水庫裝置利用喇叭型的收縮波道，作為一級能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)。波道與海連通的一面開口寬，然后逐漸收縮通至貯水庫。其優(yōu)點是一級轉(zhuǎn)換沒有活動部件，可靠性好，維護費用低，系統(tǒng)出力穩(wěn)定，幾乎不受波高和周期的影響。不足之處是電站建造對地形有要求，不易推廣。振蕩浮子式波能裝置是在振蕩水柱式裝置的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的波能發(fā)電裝置。其優(yōu)點相當明顯，不僅轉(zhuǎn)換效率較高，而且減少了水下施工，建造容易，成本低廉。綜上所述，目前所知的波能轉(zhuǎn)換裝置不能兼顧高效和高可靠度、高波能轉(zhuǎn)換效率等問題。因此，對于波浪能的開發(fā)來說，高效轉(zhuǎn)換技術(shù)仍是研究的難點和重點，由于波浪的不穩(wěn)定性導(dǎo)致其轉(zhuǎn)換裝置經(jīng)常處于非設(shè)計工況，因此提高波能轉(zhuǎn)換率，降低波能發(fā)電成本始終是波能研究領(lǐng)域的主要目標
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種嵌套浮擺式波浪發(fā)電裝置， 該裝置集高效率與高可靠性為一體，并且成本低廉，能夠適應(yīng)不同的地形和海況條件。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種嵌套浮擺式波浪發(fā)電裝置，包括內(nèi)浮子和外浮子；所述外浮子包括封閉防水層和置于所述封閉防水層外部的封閉外浮子殼體，所述封閉外浮子殼體和所述封閉防水層之間形成第一腔室，所述第一腔室在所述外浮子中心處的橫截面為圓環(huán)形，所述第一腔室內(nèi)固定有多個均布的磁鐵和配重A，將所述第一腔室沿其中心處的橫截面周向分為2N等份，N為自然數(shù)，每一等份腔室內(nèi)的磁鐵的磁極方向相同，相鄰等份腔室內(nèi)的磁鐵的磁極方向相反；所述內(nèi)浮子包括封閉內(nèi)浮子殼體，所述內(nèi)浮子殼體內(nèi)固定有依據(jù)發(fā)電機線圈纏繞方法纏繞的電子線圈和配重B，所述電子線圈和所述配重B形成中空結(jié)構(gòu)；所述封閉內(nèi)浮子殼體置于所述封閉防水層內(nèi)部；所述封閉內(nèi)浮子殼體和所述封閉防水層之間形成第二腔室，所述第二腔室內(nèi)有內(nèi)置水體，所述內(nèi)置水體上浮有所述內(nèi)浮子；所述內(nèi)浮子殼體與所述封閉防水層之間通過限位系纜連接；所述封閉外浮子殼體通過錨鏈與海底基巖連接；所述電子線圈上連接有輸出導(dǎo)線，所述輸出導(dǎo)線延伸至所述外浮子的外部。所述封閉防水層是由柔性材料制成的。所述封閉外浮子殼體和所述封閉內(nèi)浮子殼體的外表面均為球形。所述封閉外浮子殼體和所述封閉內(nèi)浮子殼體的外表面均為柱形。多個所述磁鐵通過夾設(shè)在所述第一腔室內(nèi)的橡膠體固定。所述封閉防水層是由橡膠制成的。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是1)采用嵌套浮擺式結(jié)構(gòu)，構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)新穎，建筑難度和成本較低。2)嵌套浮擺式結(jié)構(gòu)能夠更有效地利用波浪能的不確定性和隨機性，且不需要其他中間的能量轉(zhuǎn)換裝置，有效提高了波浪能的利用率。無論內(nèi)外雙浮子在波浪的作用下作前后或上下擺動，都可以將波浪能直接轉(zhuǎn)換為電能。3)內(nèi)浮子結(jié)構(gòu)的設(shè)計，不僅有效利用了外浮子內(nèi)部空腔，而且在內(nèi)置水體作用下與外浮子做相對運動，提高了機械能轉(zhuǎn)換為電能的效率。綜上所述，本發(fā)明通過利用波浪運動產(chǎn)生的能量，借助于嵌套式浮子的前后擺動或上下浮動，使得通過電子線圈的磁通量發(fā)生變化，進而產(chǎn)生電流，從而使得大規(guī)模開發(fā)利用海洋波浪能成為可能。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明采用球式結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3為本發(fā)明采用柱式結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施方式
為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下實施例1 請參閱圖1 圖2，一種球式結(jié)構(gòu)的嵌套浮擺式波浪發(fā)電裝置，包括外浮子球和內(nèi)浮子球。其中外浮子球包括封閉外浮子球殼體1、橡膠體2、多個磁鐵3、配重A4和封閉防水橡膠層5，封閉防水橡膠層5形成內(nèi)部空腔，所述封閉外浮球殼體和所述封閉防水層之間形成第一腔室，所述第一腔室內(nèi)固定有多個均布的磁鐵3和配重A4，外浮子球殼體1通過錨鏈11與海底基巖12相連，外浮子球殼體內(nèi)部是按序分布的磁鐵3，磁鐵3分布于橡膠2形成的空隙中，由防水橡膠層5保護不被內(nèi)置于外浮子球空腔內(nèi)的內(nèi)置水體6破壞。所述內(nèi)浮子球包括內(nèi)浮子球殼7、電子線圈8、配重B13構(gòu)成，其中內(nèi)浮子球殼體7浮于內(nèi)置水體6 表面，由限位系纜9系于外浮子球的封閉防水橡膠層5上，電子線圈8依據(jù)發(fā)電機線圈雙層碟式纏繞方法纏繞于內(nèi)浮子球殼體7內(nèi)部并形成內(nèi)部空腔，產(chǎn)生電流后通過輸出導(dǎo)線10穿過配重B13輸出。本實施例的工作原理在波浪的推動下，內(nèi)外兩個浮擺球作前后或上下擺動，通過內(nèi)外兩個浮擺球?qū)⒉ɡ四苻D(zhuǎn)換成驅(qū)動磁鐵3磁場變化和電子線圈8運動的往復(fù)機械能。基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律，當通過電子線圈的磁通量發(fā)生變化，就會產(chǎn)生電流。磁鐵3的布設(shè)遵循以下規(guī)律將所述第一腔室沿其中心處的橫截面周向分為2N等份，N為自然數(shù)，每一等份腔室內(nèi)的磁鐵的磁極方向相同，相鄰等份腔室內(nèi)的磁鐵的磁極方向相反；例如第一、第三部分磁鐵N 極指向圓心，第二、第四部分磁鐵S極指向圓心。限位系纜9的數(shù)量可以根據(jù)裝置實際材質(zhì)和重量確定。雙浮擺球式結(jié)構(gòu)能夠更有效地利用波浪能的不確定性和隨機性，且不需要其他中間的能量轉(zhuǎn)換裝置，有效提高了波浪能的利用率。無論內(nèi)外雙浮擺球在波浪的作用下作前后或上下擺動，都可以將波浪能直接轉(zhuǎn)換為電能。另外，鑒于海面自然條件及本發(fā)明的物理結(jié)構(gòu)性質(zhì)，為了讓本發(fā)明更具實用性和推廣性，提出“嵌套浮擺式波浪發(fā)電裝置群”的概念，即應(yīng)根據(jù)實際的海洋波浪場情況，設(shè)計不同的嵌套浮擺式波浪發(fā)電裝置的安裝尺寸大小和數(shù)量，對提高波能收集率和轉(zhuǎn)換率都大有裨益。如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。實施例2 請參閱圖1和圖3，與實施例1不同僅在于封閉外浮子殼體和封閉內(nèi)浮子殼體的外表面均為柱形。圖3的橫截面與圖2通過封閉外浮子球殼體中心的截面結(jié)構(gòu)相同，如圖 1所示。盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種嵌套浮擺式波浪發(fā)電裝置，其特征在于，包括內(nèi)浮子和外浮子；所述外浮子包括封閉防水層和置于所述封閉防水層外部的封閉外浮子殼體，所述封閉外浮子殼體和所述封閉防水層之間形成第一腔室，所述第一腔室在所述外浮子中心處的橫截面為圓環(huán)形，所述第一腔室內(nèi)固定有多個均布的磁鐵和配重A，將所述第一腔室沿其中心處的橫截面周向分為2N等份，N為自然數(shù)，每一等份腔室內(nèi)的磁鐵的磁極方向相同，相鄰等份腔室內(nèi)的磁鐵的磁極方向相反；所述內(nèi)浮子包括封閉內(nèi)浮子殼體，所述內(nèi)浮子殼體內(nèi)固定有依據(jù)發(fā)電機線圈纏繞方法纏繞的電子線圈和配重B，所述電子線圈和所述配重B形成中空結(jié)構(gòu)；所述封閉內(nèi)浮子殼體置于所述封閉防水層內(nèi)部；所述封閉內(nèi)浮子殼體和所述封閉防水層之間形成第二腔室，所述第二腔室內(nèi)有內(nèi)置水體，所述內(nèi)置水體上浮有所述內(nèi)浮子；所述內(nèi)浮子殼體與所述封閉防水層之間通過限位系纜連接；所述封閉外浮子殼體通過錨鏈與海底基巖連接；所述電子線圈上連接有輸出導(dǎo)線，所述輸出導(dǎo)線延伸至所述外浮子的外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌套浮擺式波浪發(fā)電裝置，其特征在于，所述封閉防水層是由柔性材料制成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌套浮擺式波浪發(fā)電裝置，其特征在于，所述封閉外浮子殼體和所述封閉內(nèi)浮子殼體的外表面均為球形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌套浮擺式波浪發(fā)電裝置，其特征在于，所述封閉外浮子殼體和所述封閉內(nèi)浮子殼體的外表面均為柱形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌套浮擺式波浪發(fā)電裝置，其特征在于，多個所述磁鐵通過夾設(shè)在所述第一腔室內(nèi)的橡膠體固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嵌套浮擺式波浪發(fā)電裝置，其特征在于，所述封閉防水層是由橡膠制成的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種嵌套浮擺式波浪發(fā)電裝置，包括內(nèi)浮子和外浮子；所述外浮子包括封閉防水層和置于所述封閉防水層外部的封閉外浮子殼體，外浮子內(nèi)固定有多個均布的磁鐵和配重A；所述內(nèi)浮子包括封閉內(nèi)浮子殼體，所述內(nèi)浮子殼體內(nèi)固定有依據(jù)發(fā)電機線圈纏繞方法纏繞的電子線圈和配重B，所述電子線圈和所述配重B形成中空結(jié)構(gòu)；所述封閉內(nèi)浮子殼體置于所述封閉防水層內(nèi)部；所述封閉防水層內(nèi)有內(nèi)置水體，所述內(nèi)置水體上浮有所述內(nèi)浮子；所述內(nèi)浮子殼體與所述封閉防水層之間通過限位系纜連接；所述封閉外浮子殼體通過錨鏈與海底基巖連接；所述電子線圈上連接有輸出導(dǎo)線。本發(fā)明集高效率與高可靠性為一體，并且成本低廉，能夠適應(yīng)不同的地形和海況條件。
文檔編號F03B13/18GK102352811SQ201110298080
公開日2012年2月15日 申請日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者李大鳴, 白玲 申請人:天津大學(xué)