CN104500321B - 波浪能差速直线发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种波浪能差速直线发电机，包括永磁体组件、线圈组件、密封壳体和永磁体组件连接轴，永磁体组件通过永磁体组件连接轴带动其在密封壳体内上下移动；永磁体组件上端连接绳索一的一端，绳索一绕过密封壳体内顶部设置的滑轮并以其另一端连接线圈组件上端板；永磁体组件下端连接绳索二的一端，绳索二绕过密封壳体内底部设置的滑轮并以其另一端连接线圈组件下端板；依靠绳索的拉力实现线圈组件和永磁体组件分别朝相反的方向运动。采用上述技术方案后，本发明波浪能差速直线发电机线圈组件和永磁体组件的相对运动行程是波浪高度的两倍，发电功率成倍增加，结构简单成本低廉、工作可靠，发电效率高。

Description

波浪能差速直线发电机
技术领域
本发明涉及一种将机械能转化为电能的能量转换装置，尤其是将波浪能转化为电能的差速直线发电机。
背景技术
波浪能是易于直接利用、取之不竭的一种洁净无污染可再生能源。直线发电机是将波浪能转化为电能的一种能量转化装置，与旋转式发电机相比，直线发电机具有中间传动环节少、结构简单、成本较低等优点。目前，波浪能直驱式直线发电机的永磁体组件和线圈组件的运动特点一般为其中一个固定静止，另一个做相对运动，线圈运动、永磁体固定的直线发电机称为动圈型直线发电机，线圈固定、永磁体运动的直线发电机称为动铁型直线发电机，如图1所示。
直线发电机的发电功率与线圈匝数、永磁体体积和磁通变化率等参数有关。磁通变化率越快，直线发电机的发电功率越大，但是，实际的波浪起伏运动是一种低频运动，限制了直线发电机的能量转换效率。此外，对于特定的海域并不总会具有期望的大风大浪，较小的浪高使直线发电机动子的运动行程受到限制，不利于普通直线发电机的能量收集。对于通常的直线电机，当波浪下降时，永磁体或线圈是依靠其自重或浮子的推力复位，但是，受波浪涌动和冲击的影响，直线电机本体很难保持理想的垂直姿态，当直线电机倾斜角度大时，复位比较困难或复位较慢，从而影响到发电功率。
发明内容
为了克服现有波浪能直线发电机受波浪影响动子运动速度慢、动子运动行程较小以及复位不可靠等缺点，本发明提供一种差速直线发电机，该直线发电机提高了永磁体和线圈的相对运动速度，扩展了永磁体和线圈的相对运动行程。
本发明的上述目的是通过下列技术方案来实现的：
波浪能差速直线发电机，包括永磁体组件、线圈组件、密封壳体和永磁体组件连接轴，永磁体组件通过永磁体组件连接轴带动其在密封壳体内上下移动；线圈组件可上下移动地设置于密封壳体内，线圈组件的上下两端分别固定有线圈组件上端板和线圈组件下端板；密封壳体内顶部设有上滑轮，密封壳体内底部设有下滑轮；永磁体组件上端连接绳索一的一端，绳索一绕过密封壳体内顶部设置的滑轮并以其另一端连接线圈组件上端板；永磁体组件下端连接绳索二的一端，绳索二绕过密封壳体内底部设置的滑轮并以其另一端连接线圈组件下端板；依靠绳索的拉力实现线圈组件和永磁体组件分别朝相反的方向运动。
进一步的，所述永磁体组件的长度为线圈组件长度与2倍永磁体组件的行程之和。
进一步的，在密封壳体内设有线圈组件导向轴，线圈组件与线圈组件导向轴滑动配合完成其上下移动的导向作用。
进一步的，所述永磁体组件连接轴为空心轴，密封壳体内底部固定永磁体组件导向轴，永磁体组件导向轴伸入永磁体组件连接轴中与永磁体组件连接轴通过滑动轴承滑动连接；永磁体组件连接轴与密封壳体通过滑动轴承滑动连接。
进一步的，在密封壳体内顶部和底部分别设有固定座，线圈组件上端板与固定座之间、线圈组件下端板与固定座之间分别设有弹簧；永磁体组件的上端和下端均装有缓冲弹簧。
进一步的，所述绳索一的一端连接永磁体组件上端绕过密封壳体内顶部的上滑轮且其另一端连接线圈组件上端板，这样的组合成为一个滑轮组，在密封壳体内顶部设置多个这样的滑轮组；绳索二的一端连接永磁体组件下端绕过密封壳体内底部的下滑轮且其另一端连接线圈组件下端板，这样的组合成为一个滑轮组，在密封壳体内底部设置多个这样的滑轮组。
进一步的，所述每个滑轮组包括两个滑轮，绳索一绕过密封壳体内顶部的两个滑轮分别连接永磁体组件的上端与线圈组件上端板，使绳索一的前后两段相平行；绳索二绕过密封壳体内底部的两个滑轮分别连接永磁体组件的下端与线圈组件下端板，使绳索二的前后两段相平行。
进一步的，所述绳索为钢丝绳、尼龙绳或其它材质绳索。
采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：1、线圈组件和永磁体组件的相对运动行程是波浪高度的两倍，磁通变化率是通常直线发电机的两倍，发电功率成倍增加；2、弹簧起到复位作用，使直线发电机工作可靠；3、结构简单、成本低、发电效率高。
附图说明
图1是普通直线发电机工作原理图；
图2是波浪能差速直线发电机内部结构图；
图3是波浪能差速直线发电机内部结构图的局部风大图；
图4是浪能差速直线发电机工作原理图；
图5是永磁体组件向上运动线圈组件向下运动的工作状态图；
图6是永磁体组件向下运动线圈组件向上运动的工作状态图。
主要构件符号说明
1、永磁体组件 2、线圈组件
3、密封壳体 4、永磁体组件连接轴
5、线圈组件上端板 6、线圈组件下端板
7、上滑轮 8、下滑轮
9、绳索一 10、绳索二
11、线圈组件导向轴 12、永磁体组件导向轴
13、滑动轴承一 14、滑动轴承二
15、弹簧一 16、弹簧二
17、上缓冲弹簧 18、下缓冲弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例：波浪能差速直线发电机，如图2所示，包括永磁体组件1、线圈组件2、密封壳体3和永磁体组件连接轴4，永磁体组件1通过永磁体组件连接轴4带动其在密封壳体3内上下移动；线圈组件2可上下移动地设置于密封壳体3内，线圈组件2的上下两端分别固定有线圈组件上端板5和线圈组件下端板6；密封壳体3内顶部设有上滑轮7，密封壳体3内底部设有下滑轮8。永磁体组件1上端连接绳索一9的一端，绳索一9绕过密封壳体3内顶部设置的上滑轮7并以其另一端连接线圈组件上端板5；永磁体组件1下端连接绳索二10的一端，绳索二10绕过密封壳体3内底部设置的下滑轮8并以其另一端连接线圈组件下端板6；依靠绳索（包括绳索一9和绳索二10）的拉力实现线圈组件2和永磁体组件1分别朝相反的方向运动。永磁体组件1的长度为线圈组件2长度与2倍永磁体组件1的行程之和，如图4所示。在密封壳体3内设有线圈组件导向轴11，线圈组件2与线圈组件导向轴11滑动配合完成其上下移动的导向作用。永磁体组件连接轴4为空心轴，密封壳体3内底部固定永磁体组件导向轴12，永磁体组件导向轴12伸入永磁体组件连接轴4中与永磁体组件连接轴4通过滑动轴承一13滑动连接；永磁体组件连接轴4与密封壳体3通过滑动轴承二14滑动连接，如图3所示。在密封壳体3内顶部和底部分别设有固定座，线圈组件上端板5与固定座之间设有弹簧一15（弹簧一可设置多个），线圈组件下端板6与固定座之间分别设有弹簧二16（弹簧二可设置多个）；永磁体组件1的上端装有上缓冲弹簧17，永磁体组件1的下端均装有下缓冲弹簧18。绳索一9的一端连接永磁体组件1上端绕过密封壳体3内顶部的上滑轮7且其另一端连接线圈组件上端板5，这样的组合成为一个滑轮组，在密封壳体3内顶部设置多个这样的滑轮组；绳索二10的一端连接永磁体组件1下端绕过密封壳体3内底部的下滑轮8且其另一端连接线圈组件下端板6，这样的组合成为一个滑轮组，在密封壳体3内底部设置多个这样的滑轮组。密封壳体3内顶部的滑轮组和密封壳体3内底部的滑轮组各包括两个滑轮，绳索一9绕过密封壳体3内顶部的两个滑轮分别连接永磁体组件1的上端与线圈组件上端板5，使绳索一9的前后两段相平行；绳索二10绕过密封壳体3内底部的两个滑轮分别连接永磁体组件1的下端与线圈组件下端板6，使绳索二10的前后两段相平行。这样可以使永磁体组件1和线圈组件2的受力方向与运动方向在同一条直线上，使机构的运行更加稳定。绳索（包括绳索一9和绳索二10）可以使用钢丝绳、尼龙绳或其它材质绳索。
当波浪推动浮子向上移动的时候，浮子通过永磁体组件连接轴4带动永磁体组件1向上运动，而永磁体组件1通过绳索二10绕过密封壳体3内底部设置的下滑轮8带动线圈组件2等距离地向下运动。这样一来，永磁体组件1相对于动线圈组件2实际上移动了双倍的浪高，则其发电量在理论上应是使用普通直线发电机所发电量的两倍，如图5所示。同理，当浮子向下移动的时候，永磁体组件1向下运动并通过绳索一9绕过密封壳体3内顶部设置的上滑轮7带动线圈组件2等距离地向上运动，如图4和图6所示，同样可实现其理论上的双倍发电目的。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴。

Claims (8)

1.波浪能差速直线发电机，包括永磁体组件、线圈组件、密封壳体和永磁体组件连接轴，永磁体组件通过永磁体组件连接轴带动其在密封壳体内上下移动；其特征在于：线圈组件可上下移动地设置于密封壳体内，线圈组件的上下两端分别固定有线圈组件上端板和线圈组件下端板；密封壳体内顶部设有上滑轮，密封壳体内底部设有下滑轮；永磁体组件上端连接绳索一的一端，绳索一绕过密封壳体内顶部设置的上滑轮并以其另一端连接线圈组件上端板；永磁体组件下端连接绳索二的一端，绳索二绕过密封壳体内底部设置的下滑轮并以其另一端连接线圈组件下端板；依靠绳索的拉力实现线圈组件和永磁体组件分别朝相反的方向运动。
2.根据权利要求1所述的波浪能差速直线发电机，其特征在于：所述永磁体组件的长度为线圈组件长度与2倍永磁体组件的行程之和。
3.根据权利要求1所述的波浪能差速直线发电机，其特征在于：在密封壳体内设有线圈组件导向轴，线圈组件与线圈组件导向轴滑动配合完成其上下移动的导向作用。
4.根据权利要求1所述的波浪能差速直线发电机，其特征在于：所述永磁体组件连接轴为空心轴，密封壳体内底部固定永磁体组件导向轴，永磁体组件导向轴伸入永磁体组件连接轴中与永磁体组件连接轴通过滑动轴承滑动连接；永磁体组件连接轴与密封壳体通过滑动轴承滑动连接。
5.根据权利要求1所述的波浪能差速直线发电机，其特征在于：在密封壳体内顶部和内底部分别设有固定座，线圈组件上端板与固定座之间、线圈组件下端板与固定座之间分别设有弹簧；永磁体组件的上端和下端均装有缓冲弹簧。
6.根据权利要求1所述的波浪能差速直线发电机，其特征在于：所述绳索一的一端连接永磁体组件上端，绕过密封壳体内顶部的上滑轮且另一端连接线圈组件上端板，这样的组合成为一个滑轮组，在密封壳体内顶部设置多个这样的滑轮组；绳索二的一端连接永磁体组件下端，绕过密封壳体内底部的下滑轮且其另一端连接线圈组件下端板，这样的组合成为一个滑轮组，在密封壳体内底部设置多个这样的滑轮组。
7.根据权利要求6所述的波浪能差速直线发电机，其特征在于：每个所述滑轮组包括两个滑轮，绳索一绕过密封壳体内顶部的两个滑轮分别连接永磁体组件的上端与线圈组件上端板，使绳索一的前后两段相平行；绳索二绕过密封壳体内底部的两个滑轮分别连接永磁体组件的下端与线圈组件下端板，使绳索二的前后两段相平行。
8.根据权利要求1~7任一项所述的波浪能差速直线发电机，其特征在于：所述绳索为钢丝绳、尼龙绳或其它材质绳索。
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