阅读说明：本技术 一种漂浮上下波动式发电机组 (Floating up-down wave-type generator set ) 是由 浠荤孩 任红 于 2018-07-04 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种漂浮上下波动式发电机组,它包括多组呈三角形分布的发电装置,发电装置通过钢缆连接,钢缆外套置有大于等于发电装置两倍长度的钢管,每组发电装置包括呈直线上下依次连接的顶部连接头、球形浮标、浮标下端连接圆盘、弹簧伸缩杆、直线式发电机、万向节、下端配重台,所述顶部连接头设置三个呈三角形分布的挂钩,挂钩用以连接钢缆,本发明专利对传统波浪能发电装置的结构进行了改进,显著提高了其对于不同海况,尤其是对较复杂海况的适应性,在波浪能能流密度变化较大的海域显示出了较好的稳定性与可靠性,同时,整个装置易于安装、拆卸、固定、维修的特点也有益于节约人力和物力,增加装置的使用寿命。(The invention provides a floating up-down fluctuation type generator set, which comprises a plurality of groups of power generation devices distributed in a triangular shape, wherein the power generation devices are connected through a steel cable, a steel pipe with the length more than or equal to twice that of the power generation devices is sleeved outside the steel cable, each group of power generation devices comprises a top connector, a spherical buoy, a disc connected with the lower end of the buoy, a spring telescopic rod, a linear generator, a universal joint and a lower end counterweight table which are sequentially connected in a straight line up and down manner, the top connector is provided with three hooks distributed in a triangular shape and used for connecting the steel cable The characteristics of fixing and maintaining are also beneficial to saving manpower and material resources and prolonging the service life of the device.)

一种漂浮上下波动式发电机组

技术领域

本发明涉及发电设备领域，具体涉及一种浮标式波浪能发电装置。

背景技术

由于传统的能源生产方法污染程度高，人们对清洁和可再生能源需求日益增长。而波浪能作为典型清洁可再生能源之一，拥有储能量大，应用前景好，世界分布广泛等优点，是今后研究与发展的重要发展的重要方向之一。

我国有广阔的海洋资源，波浪能的理论存储量为7000万千瓦左右，沿海波浪能能流密度大约为每米2千瓦-7千瓦。在能流密度高的地方，每1米海岸线外波浪的能流就足以为20个家庭提供照明，其中浙江、福建、广东和台湾沿海波能更加丰富，但就目前而言，由于波浪能的运动规律难以掌握，而且能量的转换技术并不成熟，导致波浪收集器的发电效率较低，还不能广泛的应用于生产。传统的机械式和气动式的波浪能发电装置都存在着对海况要求高。传统的发电装置普遍是用刚行结构将装置与海底或海岸固定起来，在对抗风浪时，容易被破坏，同时这使得这些装备在安装和拆卸时有很大的困难。固定结构一般都使用的是金属材料。长时间在海水中极易氧化生锈，不仅增加了维修的需求，也大大降低了装置的可靠性。而且在海况不稳定时，传统波浪能发电装置的可靠性大大降低，当发电装置为多组时，还会产生相互缠绕碰撞损坏的问题发生，实践证明，研究与开发设计一种能够更加适应海况、易于安装和固定的波浪能发电装置十分重要。

发明内容

本发明特提供了一种结构设计更加合理的漂浮上下波动式发电机组，显著提高了其对于不同海况，尤其是对较复杂海况的适应性，在波浪能能流密度变化较大的海域显示出了较好的稳定性与可靠性,同时，整个装置易于安装、拆卸、固定、维修的特点也有益于节约人力和物力，结构布局更加合理可靠，相互之间不冲突，增加装置的使用寿命。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种漂浮上下波动式发电机组，它包括多组呈三角形分布的发电装置，发电装置通过钢缆连接，钢缆外套置有大于等于发电装置两倍长度的钢管，每组发电装置包括呈直线上下依次连接的顶部连接头、球形浮标、浮标下端连接圆盘、弹簧伸缩杆、直线式发电机、万向节、下端配重台，所述顶部连接头设置三个呈三角形分布的挂钩，挂钩用以连接钢缆，球形浮标内设置有通心轴，通心轴上端与顶部连接头固定连接，通心轴下端与浮标下端连接圆盘连接，浮标下端连接圆盘、通心轴、上端连接器固定连接为一体式结构；

所述球形浮标由硬质聚氨酯泡沫塑料材质的两个空心半球对合而成，为整个装置提供浮力，其包括球形浮标上部、球形浮标下部，两个半球中心设置有连接孔，通心轴穿过连接孔将两个半球固定在一起，用于为整个装置提供浮力，其上端固定一个顶部连接头，下端通过螺栓连接与浮标下端连接圆盘连接，三者固定为一个整体，浮标下端连接圆盘固定设置在球形浮标下端，浮标下端连接圆盘连接弹簧伸缩杆；

所述弹簧伸缩杆包括三根拉伸弹簧、三根长螺柱，拉伸弹簧设置在***，长螺柱设置在内围，长螺柱上端与浮标下端连接圆盘下端面垂直固定连接，拉伸弹簧上端与浮标下端连接圆盘下端面固定连接，其下端与直线式发电机上端固定连接，所述的直线式发电机设置有竖直的三个通孔，通孔孔径略大于长螺柱直径，长螺柱穿过直线式发电机的通孔并与通孔上下滑动连接，长螺柱下端设置有缓冲块，缓冲块与直线式发电机下端接触连接；

直线式发电机包括定子磁极和动子磁极，直线式发电机上端盖通过拉伸弹簧与浮标下端连接圆盘连接，其下端盖通过万向节与下端配重台连接，动子磁极与长螺柱固定连接，随长螺柱上下动作，动子磁极与直线式发电机壳体固定连接。

进一步地，长螺柱的长度等于自然状态下拉伸弹簧和直线式发电机长度的和。

进一步地，通心轴下端设置有外螺纹，球形浮标的下端通过螺栓旋紧方式将球形浮标固定在通心轴上，且螺栓与球形浮标之间以及球形浮标上端设置有密封垫。

进一步地，所述的顶部连接头包括底座、挂钩，底座下端与通心轴固定连接，底座上端固定设置有三个挂钩，呈三角形均布在底座上端，挂钩直径为10厘米的圆形挂钩。

进一步地，所述直线式发电机，采用圆筒型永磁直线发电机，通孔上下贯通发电机筒身，直线式发电机下端密封，其筒身设置有多个开孔圆环，设置有圆形开孔，长螺柱穿过通孔与直线式发电机上端盖以及开孔圆环上下滑动连接，其底部与直线式发电机下端接触连接。

进一步地，所述下端配重台用于相关器械和设备的安装固定并提供配重，其包括平台和配重盘，配重盘为防锈处理后的钢材料的饼状圆盘，通过螺栓与平台固定连接，其板面与下端平台平行设置。

所述直线式发电机，是本设备中的能量转换装置，采用圆筒型永磁直线发电机，比如型号SFLTM-20的直线发电机，可以在波浪周期为2秒的情况下稳定20W的输出功率。

所述万向节用于将下端圆盘和阻尼圆盘与装置进行连接，当海浪波动较大的时候，万向节的作用可以实现下部阻尼部分始终给予给予上部装置一个竖直下拉力，这样的话就减少了海面以下海浪对本装置施加的横向力，可以使本波浪能发电装置在海况不稳定的情况下保持竖直状态，进一步保证本波浪能发电装置输出功率的稳定性。

所述下端配重台用于相关器械和设备的安装固定，如：传感器、水下稳定装置等。该下端配重台位于直线发电机下部，与发电机下端连接。

配重盘是一块防锈处理后的钢材料的饼状圆盘，通过螺栓与下端配重台固定连接，其板面与下端配重台平行设置，为整个波浪能发电装置提供下沉的力和减小装置下半部分因浮力导致的上升，使直线发电机的定子磁极处于相对平稳的空间位置。防锈处理后的钢结构阻尼圆盘阻尼的性能能较好的适应本装置的工作要求，同时较好的防腐蚀能力也加强了本波浪能发电装置工作的稳定性和使用寿命。

所述硬质聚氨酯泡沫塑料材质的球形浮标，其聚氨酯浮球采用聚脲材料作外保护层、内部采用聚氨酯发泡材料或塑料发泡体作缓冲介质，相比于昔日的塑料浮球，其浮力更大，寿命更长。随着技术的不断发展，聚氨酯靠球技术也得到了大大的改善。

本发明的有益效果为：顶部连接头用于在运输、安装过程中吊运，大大简化了运输、安装的难度，也用于在本波浪能发电装置批量使用时，不同装置之间可以使用钢缆相互固定；三角形布置加钢管设置，有利于整个机组的相互位置限位，确保发电装置之间不发生碰撞，确保整个机组的机构稳定；球形浮标位于海面之上，为整个波浪能发电装置提供浮力，球形浮标之下的部分处于海面以下，弹簧伸缩杆限制发电装置的初始长度，也保证了直线发电机定子磁极和动子磁极初始的默认相互位置。万向节和下端配重台可以减小海浪施加给波浪能发电装置的水平方向上的力，提高波浪能发电装置在海洋中的稳定性，同时下端配重台为水下装置等一系列器械的安装提供了空间，配重盘保证了直线发电机定子磁极处于相对恒定的空间位置，为直线发电机的工作提供了稳定的条件，提高了波浪能发电装置的工作稳定性。海洋波浪液面呈周期性的起伏运动时会给本装置提供动力，在球形浮标和配重台的共同作用下，使得球形浮标和配重台发生相对运动，从而带动了直线发电机的定子磁极和动子磁极进行周期性的相对运动，从而将部分波浪能转化为电能。

附图说明

图1 为本发明结构示意图；

图2为发电装置结构示意图；

图3为弹簧伸缩杆局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述：

本发明提出了一种漂浮上下波动式发电机组，如图1~3所示，附图中编号分别为：1-球形浮标上部、2-弹簧伸缩杆、3-直线发电机上端盖、 4-开孔限位圆盘、 5-万向节、6-下端配重台、8-上端连接器、9-通心轴、10-球形浮标下部、11-浮标下端连接圆盘、12-下端固定圆盘、13-直线发电机、14-直线发电机下端盖，；15-拉伸弹簧、16-长螺柱， 17-六角螺栓、18-弹簧垫圈、19-六角螺母，20-钢索，21-钢管。

以下结合附图给出的实施例对本发明的结构做进一步的详细说明，一种漂浮上下波动式发电机组，它包括多组呈三角形分布的发电装置，发电装置通过钢缆20连接，钢缆20外套置有大于等于发电装置两倍长度的钢管21，发电装置包括上端连接器8、球形浮标、浮标下端连接圆盘11、弹簧伸缩杆2、直线式发电机13、万向节5、下端配重台6；

上端连接器8位于这个装置最上方，连接于球形浮标上部1上端，同时通过连接通心轴9与弹簧伸缩杆2连接在一起，球形浮标下部10下端连接浮标下端连接圆盘11，浮标下端连接圆盘11固定了弹簧伸缩杆上的三根拉伸弹簧15和三根长螺栓16的一端，拉伸弹簧15另一端连接在直线式发电机上端盖12，长螺栓10的另一端可在直线式发电机上端盖12的圆形孔中竖直运动，直线式发电机上端盖12下方与直线发电机13里的动子磁极固定在一起，直线发电机13的定子磁极连接万向节5，万向节5下方连接下端配重台6。

下端配重台6的平台通过六角螺栓17、弹簧垫圈18、六角螺母19与配重判固定连接。

本发明的工作原理是：

上端连接器用于装个装置移动、安装时的钩吊以及与其他设备的固定。球形浮标用于为整个装置提供浮力。配重盘用于为整个装置提供下沉的力和减小装置下半部分因浮力导致的上升。

海洋波浪液面呈周期运动时会给本装置提供动力，在球形浮标和配重盘的共同作用下，使得球形浮标和配重盘发生相对运动。液面处于上升过程中，球形浮标部分向远离阻尼部分的方向运动，整个装置会处于不断被拉长的状态，球形浮标在波峰位置时，整个装置的长度达到最大值。液面处于上升过程中，球形浮标部分向靠近阻尼部分的方向运动，整个装置会处于不断被缩短的状态，球形浮标在波谷位置时，整个装置的长度达到最小值。这个过程会随着海浪不断地周期起伏周而复始，从而带动了直线发电机的定子磁极和动子磁极进行周期性的相对运动，从而将部分波浪能转化为电能。

本发明的优势在于：

1、选用直线发电机使波浪能发电装置的结构更加简单，去除了传统波浪能利用装置中用来转变能量释放形式的相关机械结构，工作稳定性和寿命得到提高，圆筒型永磁直线发电机SFLTM-20用于本波浪能发电装置使本装置适应了近海区域更加广泛的海况。

2、本发明波浪能发电装置安装、拆卸等过程得到简化，不像传统的波浪能利用装置有着对安装有很高的要求，不再需要与海底或是海岸固连，仅需用锚或钢缆限制其在一定的区域范围即可。

3、实用球形浮标、万向节的设计，都增加了本波浪能发电装置对抗海浪施加给本装置横向力的能力，增加了波浪能发电装置的稳定性，也增加了本装置对波浪能量的利用，使其可以适应更广泛的海况，能量转化效率得到提高。