[发明专利]非线性直驱浮子式波浪能发电装置

说明书

技术领域

本发明属于新型可再生能源技术和海洋装备领域，特别涉及一种浮子式波浪能发电装置。

背景技术

目前，发电的方式主要有风能发电、水能发电、波浪能发电等。相比于风能，波浪能是一种更为持久，能量密度更大的清洁能源，如果能得到有效的开发，它将为人类提供充足丰富的清洁能源。波浪能发电装置按照能量转换方式的不同，可以分为振荡浮子式，振荡水柱式和收缩坡道式。振荡浮子式波浪能发电装置是目前发展较好的能量转换装置，该装置主要利用浮子的垂荡运动吸收波浪能量，将波浪能转换为机械能或液压能再驱动发电机发电，或者直接驱动线性发电机发电。

对于当前的线性直驱浮子式波浪能发电装置，其浮子下部连接一个直线发电机，整个发电装置仅有一个固有自振频率，只有当入射波频率与装置固有频率相等时，即共振时捕获能量最多，但当入射波的频率偏离装置的固有频率时，捕获的能量就大大降低，而实际海况中波浪频率远低于波浪能发电装置的固有频率，因此不利于实际海洋波浪能量的捕获。而且传统装置在共振时浮子振动剧烈，容易损坏，减少装置在海洋中使用寿命，同时共振时产生的电压过大，对蓄电池冲击严重。

发明内容

为了解决当前波浪能发电装置的缺陷，本发明提供一种波浪能发电装置，该装置不仅能够增加波浪在低频时的能量捕获，而且够拓宽能量图谱带宽，同时在共振时浮子振动相对较小，有利于延长发电装置使用寿命。

更具体的，本发明提供了一种非线性直驱浮子式波浪能发电装置，包括底座；

能量输出系统固定设于底座上表面，且能量输出系统的顶部设有让连接轴通过的通孔该通孔设有密封件，且该密封件套设于连接轴上，连接轴能够相对密封件上下滑动；底座固定于海中；

能量输出系统内部包括一个可上下移动的第一磁铁以及若干位于第一磁铁四周的第二磁铁，第一磁铁和第二磁铁的N极方向指向能量输出系统的顶部或底部；

第一磁铁的底部通过弹性件与能量输出系统的底部相连接，第一磁铁的顶部通过连接轴与浮子相连接，浮子套设于能量输出系统的外表面；

感应线圈绕设于第一磁铁四周，且位于第一磁铁和第二磁铁之间，感应线圈的两端与蓄电装置或用电装置相连接；

波浪带动浮子上下移动，进而带动第一磁铁上下移动。

作为优选的，弹性件为弹簧。

作为优选的，底座通过若干锚绳与海底相连接。

作为优选的，底座为垂荡板。

作为优选的，第一磁铁的半径大于能量输出系统上方开口的大小。

作为优选的，蓄电装置为蓄电池。

作为优选的，第二磁铁与第一磁铁之间的距离相等。

作为优选的，能量输出系统内设有四个第二磁铁；四个第二磁铁均匀分布在第一磁铁的四周。

作为优选的，能量输出系统呈圆柱状。

作为优选的，第二磁铁为永磁体。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在由磁铁和感应线圈组成的直线发电机周围增加外部磁铁。其科学原理为，在直线发电机周围增加外部磁铁，则外部磁铁和中心磁铁产生的磁力与能量输出系统中弹簧产生的弹力相互作用，使系统出现负刚度，该负刚度可以显著提高振动能量，特别是低频振动能量的吸收；使能量输出系统势能阱呈现双井特性(传统装置为单井)，可以显著提高能量捕获效率，特别是低频时的能量效率捕获。同时，外部磁铁在中心磁铁振动时，该负刚度能够降低重心磁铁上下振动的幅度，避免共振时产生的电压过大，导致损坏蓄电池或用电设备。

附图说明

图1为本发明中一种实施方式的剖面示意图。

图2为本发明中一种实施方式中能量输出系统的内部结构示意图。

图3为本发明中一种实施方式中磁铁分布位置关系俯视图。

具体实施方式

实施方式一