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      波浪能和振動能發(fā)電機(jī)的制作方法

      文檔序號:5224343閱讀:135來源:國知局
      專利名稱:波浪能和振動能發(fā)電機(jī)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及電磁學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是針對生活中的振動能量及海洋中的波浪能量更為有效地轉(zhuǎn)化成電能,提出一種新的開發(fā)利用的原理與方法。
      背景技術(shù)
      波浪能發(fā)電方式很多,但都必須使用現(xiàn)在傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)將波浪能轉(zhuǎn)化成電能。發(fā)電機(jī)是將其他形式的能源轉(zhuǎn)化成電能的機(jī)械設(shè)備。目前最主流的是旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。發(fā)電時,要求轉(zhuǎn)子在定子中高速旋轉(zhuǎn),做切割磁力線的運(yùn)動,從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢,通過接線端子引出,接在回路中,便產(chǎn)生了電流。還有就是直線電機(jī),直線電機(jī)就是把一臺旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的發(fā)電動機(jī)沿著半徑的方向剖開,并且展平,這就成了一臺直線發(fā)電動機(jī)。在直線發(fā)電機(jī)中,相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)定子的,叫初級;相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的,叫次級。永磁往復(fù)式直線發(fā)電機(jī)用永磁體提供磁場,與旋轉(zhuǎn)的永磁發(fā)電機(jī)一樣,直線發(fā)電機(jī)的永磁體也是裝在運(yùn)動件上,線圈在硅鋼材料的定子鐵芯中。其原理也是導(dǎo)線運(yùn)動切割磁力線,從而在線圈產(chǎn)生感應(yīng)電勢,在線圈回來中產(chǎn)生電流。以上這兩種發(fā)電方法,是現(xiàn)在主宰發(fā)電市場傳統(tǒng)主流發(fā)電方法,發(fā)電運(yùn)行條件要求限制較多,對于生活中非連續(xù)的周期地振動能量及海洋中的波浪能量轉(zhuǎn)化成電能,不是很理想及有效的能量轉(zhuǎn)化方式,本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)簡單,發(fā)電運(yùn)行條件限制少,不是線圈的高速運(yùn)轉(zhuǎn)來切割磁力線,而是通過機(jī)構(gòu)的組合運(yùn)動來改變磁路的磁阻或磁勢,進(jìn)而改變線圈內(nèi)的磁通量強(qiáng)度,在線圈內(nèi)產(chǎn)生電流的一種發(fā)電方法。大海中航行的幾十噸、上百噸的海船,在波浪的作用下,就像一只樹葉在海里隨浪漂浮,但在陸地要讓其起伏是需要很大的能量的。本發(fā)明的就是讓這樣的能量轉(zhuǎn)化成電能,服務(wù)于航海,使波浪能能做為航海的補(bǔ)充動力之一,從而減少汽油的耗量。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明公開一種漂浮在海面上,所有發(fā)電部件不與海水直接接觸,而一次將波浪發(fā)電或振動能量轉(zhuǎn)換成電能的方法。將波浪能或振動能量一次轉(zhuǎn)化成電能的發(fā)電結(jié)構(gòu)是這樣的:由線圈、鐵芯及永磁體組成閉合的磁路置于箱體中,發(fā)電箱體隨漂浮體一起在波浪中運(yùn)動。本專利所闡述的發(fā)電方式,其原理部分外形就如同變壓器,與變壓器不同的是,在閉合的導(dǎo)磁性材料中,有永磁體的存在,永磁體與導(dǎo)磁性材料鐵芯(如矽鋼片)組成了磁路,并且磁路分成了可以閉合及分開運(yùn)動的兩部分,以及其他如彈性材料、箱體等所有部分組成了發(fā)電體。首先將磁路分成兩段,分成兩段的磁路分離面間的磁力為磁吸引力時,在磁路兩段分開的過程中,磁路中空氣間隙增大,空氣的磁阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鐵芯的磁阻,在永磁體性能一致時,這時磁阻的巨大增加使磁路中的磁通量發(fā)生巨大地變化,鐵芯上的線圈便有巨大電流地產(chǎn)生。再將磁路兩段接近閉合地過程中,磁路中的磁阻減小,鐵芯線圈內(nèi)磁通量增大,鐵芯上線圈同樣也有電流產(chǎn)生。將分成兩段的磁路,分別稱為動磁路與靜磁路。靜磁體與箱體直接固定在一起。動磁體與箱體用彈簧連接,在外力作用下時能與箱體做相對運(yùn)動。將動磁路稱為動子,靜磁路稱為定子,動子與定子共同組成發(fā)電機(jī)芯。組成磁路的動子及定子,即為發(fā)電機(jī)芯。其可同時具有線圈、鐵芯和永磁體;也可分別具有線圈、鐵芯或永磁體中的一部分。但整個磁路必須有線圈、鐵芯和永磁體三部分。。將定子、動子與箱體組成的發(fā)電體放置于漂浮體上在海洋波浪的環(huán)境里或在振動的環(huán)境里,由于外界力的作用,定子與箱體同向運(yùn)動。在動子本身的重力小于與定子接觸面間的磁吸引力時,除磁吸引力外再無其他外力直接作用在動子上,動子被磁力和定子吸在一起。為了能使動子在定子隨殼體向上運(yùn)動時,不被磁力吸引而隨定子一起同向運(yùn)動,這時可給動子上再配加其它重力,使作用在其上的力能與定子兩接觸面間的磁吸引力形成平衡,這樣只要有外力,動子與定子便可分離,兩者做相對的往復(fù)運(yùn)動,線圈中便產(chǎn)生電流,這樣發(fā)電體便將振動能量或海洋里的波浪能一次性持續(xù)地轉(zhuǎn)化成電能。其次,將磁路分成兩段時,若兩段磁路分離面的磁力為斥力時,這時兩段磁路的接近會是磁路鐵芯上的磁勢減小,由于磁勢地減小,線圈內(nèi)發(fā)生磁通量的減小變化,線圈內(nèi)因而也就有電流的產(chǎn)生。在兩段磁路分開的過程中,磁路鐵芯上的磁勢發(fā)生不斷增大,由于磁勢的增大,線圈內(nèi)發(fā)生磁通量的增大變化,線圈同時也就有電流的產(chǎn)生。同樣,通過給動子配重,以使其產(chǎn)生最好的發(fā)電效果。附圖及圖面說明


      圖1為發(fā)電機(jī)芯立體原理圖1 一線圈、2 —鐵芯、3 —永磁體、4 一鐵芯2與鐵芯6的分尚面
      5一線圈、6 —鐵芯、7 —永磁體、8 —磁力線回路 圖2為發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖1 一箱體、2 —連接桿、3 —彈簧、4 一動子、5 —容器
      6—連接桿、7 —連接板、8 —定位軌道、9 一定子 圖3
      I一容器、2 —連接桿3 —箱體4 一定位套 圖4
      I一容器 2—連接桿 3—動子整體件 4一壓簧 5一定子整體件 6 —箱子 7 —定位套 圖5
      I一非鐵芯材料2 —線圈3 —鐵芯4 一永磁體5 —鐵芯
      6一永磁體 7 —鐵芯8 一線圈9 一定子 10 —動子
      II—定子 圖6
      I一容器2 —動子3 —定子4 一箱體5 —彈簧 6一定子連接板 7 —動子連接板
      具體實(shí)施例方式圖1為振動式發(fā)電機(jī)芯立體原理圖。兩磁路分離面間的磁力為磁吸引力。如圖1中線圈I,鐵芯2,永磁體3組成了發(fā)電機(jī)芯的定子。線圈5,鐵芯6,永磁體7組成了發(fā)電機(jī)芯的動子。此圖中發(fā)電機(jī)芯動子及定子均包含線圈、鐵芯、永磁體三部分,圖1為發(fā)電機(jī)芯定子與動子兩分離面遠(yuǎn)離時的情況。在動子與定子的分離面4不斷地接近與遠(yuǎn)離時,線圈5與線圈I中的磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化,兩個線圈中都有電流的產(chǎn)生。圖2為振動式發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)立體原理圖
      在圖2中,是將圖1的發(fā)電機(jī)芯放在箱體里,定子9用連接桿2被直接固定在箱體I的上端,隨箱體I同時同向移動。在動子4上固定有連接板7,連接板7上連接有彈簧3、連接桿6及定位軌道8各兩個,彈簧3是拉簧與箱體I的上端相連,連接桿6連接下面的容器5,定位軌道8與箱體I上端直接固定,定位軌道8是限制連接板7僅能上下運(yùn)動。其作用是限制動子4僅能相對于定子9上下運(yùn)動。容器5里可以裝有配重的物體,如金屬塊或者是石頭等其他配重物,使所有連接并作用在動子4上的重力能與動子4和定子9兩分離面間的磁吸引力形成平衡力,這點(diǎn)是最重要因素之一,配重物重力的大小必須與動子4與定子9間的磁吸引力形成平衡力,這時,動子與定子間的合力為零,箱子只要上下一動,動子與定子就會分開。配重物重力過大及過小,都將影響動子與定子地分開及接近閉合。再之,彈簧參數(shù)的選擇是重要因素之二,彈力過大,動子與定子不能分離。彈力過小,動子與定子不能回位,都會導(dǎo)致動子與定子不能持續(xù)地分開與接近。將圖2發(fā)電機(jī)整體放置于振動環(huán)境中或放置于一漂浮體上,漂浮于海洋波浪的環(huán)境上,發(fā)電機(jī)整體可與水不直接接觸,這樣在此起彼伏的海洋里,其線圈里有電流產(chǎn)生持續(xù)。圖3是圖2的另一種表現(xiàn)方式,僅是將裝配種物的容器I放在了箱體3上面,定位套4與箱體上端相固定,限制連接桿2僅能上下運(yùn)動。連接桿2連接容器I與箱體中的動子,穿過箱體3上端并能相對于箱體上下運(yùn)動,發(fā)電過程與圖2所述一致。圖4是兩磁路分離面磁力是斥力的情況,其中容器I與動子整體件3通過連接桿2連接成一整體,連接桿2穿過箱體6上端,連接桿2的定位套7與箱體上端緊固一起,限制連接桿2僅能相對于箱體上下運(yùn)動。定子整體件5固定在箱體下面,與動子整體件間用壓簧4連接。容器I裝有配重物,相對于箱體6整體上下運(yùn)動時,動子整體件3與定子整體件5就會上下遠(yuǎn)離與接近運(yùn)動,這樣便在定子與動子的線圈里產(chǎn)生電流!
      壓簧4參數(shù)的選擇是依據(jù)波浪浪高或振動振幅的大小以及磁路間斥力的大小來決定,配重物的加入使發(fā)電效益達(dá)到最佳。圖5是振動式發(fā)電機(jī)芯動子與定子的另外一種組合方式的原理圖。圖5中(A)圖上的鐵芯3與永磁體4及線圈2為圖5中⑶圖上的定子9,圖5中(A)圖上的鐵芯7與永磁體6及線圈8為圖5中(B)圖上的另一定子11,(A)圖中的非鐵芯材料I與鐵芯5為圖5中(B)圖上的動子10,這樣有兩部分定子9與定子11,一個動子10,組成發(fā)電機(jī)芯。兩定子間和動子間磁力均磁此吸引力。圖5 (A)發(fā)電機(jī)芯的動子中的鐵芯6與定子是最近的,這時磁路中的磁阻是最小的。圖5 (B)發(fā)電機(jī)芯的動子中的鐵芯6與定子是遠(yuǎn)離的,這時磁路中的磁阻是最大的。將該發(fā)電芯置于振動及海洋波浪的環(huán)境中,圖5中的圖(A)與圖(B)的情況交替發(fā)生,這時在線圈中就有磁阻的變化,同時線圈內(nèi)也就有了磁通量的變化,線圈內(nèi)就有了電流持續(xù)地產(chǎn)生。圖6是將圖5振動式發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)放在箱體的立體組合圖。圖6中,放置配重物的容器I與發(fā)電機(jī)動子2及動子連接板7固定在一起,組成動子整體件。發(fā)電機(jī)定子3固定在定子連接板6上,定子連接板6與箱體4的上下兩端連接固定,組成定子整體件。彈簧5連接在動子連接板7與箱體底端。動子整體件與定子整體件可以相對運(yùn)動,在圖5的分析中可知,在振動及海洋波浪的環(huán)境中,在動子整體件的容器加入配重物后,動子整體件與定子整體件的相對運(yùn)動,在鐵芯的線圈里便有電流的產(chǎn)生。以上所述的振動發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)組合,只是為了本發(fā)明原理敘述說明地方便,在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)電機(jī)構(gòu)體組合應(yīng)是多樣的。本發(fā)明的原理基于永磁體性能一定,通過改變磁路中磁阻的方式,使磁路中的磁通量發(fā)生變化,從而在線圈里產(chǎn)生電流的方法。而非導(dǎo)線直接切割磁力線來產(chǎn)生電流,導(dǎo)線在一定程度上與永磁體不發(fā)生位移。本發(fā)明說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明原理及方法實(shí)現(xiàn)方式的論述,其實(shí)施方式很多,對于其具體實(shí)施方式
      不做限制,凡是屬于本發(fā)明的原理與方法所引申出的明顯地變動或變化仍是本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
      權(quán)利要求
      1.一種海洋波浪能和振動能發(fā)電機(jī),其特征是發(fā)電機(jī)構(gòu)體由線圈、鐵芯和永磁體組成的磁路被固定和連接于箱體。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī),其特征是由線圈、鐵芯和永磁體組成的磁路分成直接固定于箱體并與箱體一起運(yùn)動的靜磁路,稱為定子,和能與箱體作相對往復(fù)運(yùn)動,用彈性材料與箱體或定子相連接的動磁路,稱為動子兩部分組成。
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電機(jī),其特征是發(fā)電過程是由動子相對于定子的相對往復(fù)運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)。
      4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電機(jī),其特征是定子與動子可分別同時具有線圈、鐵芯和永磁體,也可分別具有線圈繞組、鐵芯或永磁體三者之中的一部分,但整個磁路必須有線圈、鐵芯和永磁體三部分。
      5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電機(jī),其特征是可給動子增加附加力,即配力,以平衡定子與動子兩分離面間的磁力,以使動子在發(fā)電體整體箱體置于振動的環(huán)境中或起伏的波浪里時,能在自身慣性及彈性材料的作用下相對于靜磁路發(fā)生相對往復(fù)運(yùn)動。
      6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的振動式發(fā)電機(jī),其特征是動子的運(yùn)動受導(dǎo)軌的限制,僅能相對于定子做相對往復(fù)運(yùn)動。
      全文摘要
      本發(fā)明公開了一種能將日常生活中的振動能量或海洋波浪能一次有效地轉(zhuǎn)化成電能的方法與原理。與傳統(tǒng)主流的導(dǎo)線切割磁力線發(fā)電方式所不同,本發(fā)明針對振動及海洋波浪的特點(diǎn),使發(fā)電機(jī)構(gòu)體各部件的有效組合及在波浪環(huán)境中的各部件的相對運(yùn)動,通過改變發(fā)電機(jī)構(gòu)體中磁路的磁阻或磁勢,從而使磁路中的磁通量發(fā)生變化,在發(fā)電機(jī)構(gòu)體中的線圈里產(chǎn)生電流的方法。該發(fā)電機(jī)構(gòu)體不需復(fù)雜的機(jī)構(gòu),將振動及波浪能直接一次轉(zhuǎn)化成電能。其結(jié)構(gòu)簡單,電能轉(zhuǎn)化方法新穎,可廣泛用于橋梁危害檢測,鉆井平臺波浪能發(fā)電,海洋島嶼波浪能發(fā)電,航海漁船的充電以及海洋島嶼國防雷達(dá)及設(shè)施的電源供應(yīng)等。
      文檔編號F03B13/14GK103138525SQ20131008492
      公開日2013年6月5日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
      發(fā)明者張建平 申請人:張建平
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