CN116906252A - 一种海洋动能发电装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种海洋动能发电装置，包括：电动机、惯性飞轮、内常平架、中间常平架、外常平架、直线往复式发电机、顶板、万向铰一、万向铰二和万向铰三；其中，所述电动机的定子连接所述内常平架，所述电动机的转子连接所述惯性飞轮；所述内常平架通过轴承连接所述中间常平架；所述中间常平架通过轴承连接所述外常平架；所述直线往复式发电机的定子通过所述万向铰一连接所述顶板，其动子通过所述万向铰二连接所述内常平架；所述顶板通过所述万向铰三连接所述外常平架。本发明提供的海洋动能发电装置能够吸收垂直于电动机轴向的海洋动能，更能解决装置的能量转换效率问题。
Description
技术领域
本发明涉及海洋动能领域，具体地，涉及一种海洋动能发电装置及控制方法。
背景技术
海洋动能是一种绿色、无污染的环境友好型可再生能源。科学的海洋动能开发与利用在缓解能源危机、保护人类社会生态环境等方面发挥着积极的作用。其中，利用海洋动能进行发电能够为水下机器人、潜艇、水下航行器等提供能源补给，有效促进水下装备技术发展。大规模海洋动能发电还可以为岛礁和沿岸设施提供电能。
中国实用新型专利“波浪能发电装置及其使用方法”（CN114704421A）公开了一种波浪能陀螺发电装置。其装置框架包括外框架和内框架，发电轴系模块置于内框架上，传动模块一端连接发电轴系模块的侧边，另一端连接所述外框架。在波浪的周期性激励性下，该装置能够将波浪能转化为电能，具有体积小，安装维护方便以及适用范围广的特点。
该陀螺仪发电装置内框架直接与外框架相连，故只能吸收平行于发电机轴线和电动机轴线组成平面法线方向的波浪能，其能量转换效率不高。而本发明提供的海洋动能发电装置能够吸收垂直于电动机轴向的海洋动能，更能解决装置的能量转换效率问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种海洋动能发电装置及控制方法。
根据本发明的一个方面，提供一种海洋动能发电装置，其特征在于，包括：电动机、惯性飞轮、内常平架、中间常平架、外常平架、直线往复式发电机、顶板、万向铰一、万向铰二和万向铰三；其中，所述电动机的定子连接所述内常平架，所述电动机的转子连接所述惯性飞轮；所述内常平架通过轴承连接所述中间常平架；所述中间常平架通过轴承连接所述外常平架；所述直线往复式发电机的定子通过所述万向铰一连接所述顶板，其动子通过所述万向铰二连接所述内常平架；所述顶板通过所述万向铰三连接所述外常平架。
优选的，所述电动机位于整个装置的中心轴处，其转子与所述惯性飞轮的中心连接并提供驱动力；所述内常平架位于所述惯性飞轮的纵向的中心剖面处；所述中间常平架位于所述内常平架外侧，与所述惯性飞轮的横向的中心剖面重合；所述顶板位于所述电动机上方；所述外常平架罩于所述顶板、所述中间常平架的外侧，为整个装置提供支撑；所述直线往复式发电机位于所述顶板与所述内常平架之间，所述内常平架驱动所述直线往复式发电机发电。
优选的，所述内常平架为框状结构，呈“口”字型，其顶部设有突出轴，所述突出轴与所述电动机的定子连接。
优选的，所述中间常平架为圆形框，其两侧设有突出的固定杆，所述固定杆***所述外常平架中实现固定。
优选的，所述直线往复式发电机的个数为两个，分别位于所述内常平架的两侧。
优选的，所述外常平架包括十字型的顶部与圆形的底部，所述顶部与底部之间通过四根支撑板连接支撑。
根据本发明的第二个方面，提供一种海洋动能发电装置的控制方法，包括：
启动电动机；
在所述电动机的驱动下，惯性飞轮绕着其轴线进行转动；
当受到垂直于电动机轴向的外部激励时，内常平架产生相对于外常平架的往返摆动，带动往复式发电机的动子移动；
在万向铰一、万向铰二和万向铰三的作用下，直线往复式发电机动子保持沿着定子的往复直线运动，即产生电动势。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明提供的海洋动能发电装置能够吸收垂直于电动机轴向的海洋动能，更能解决装置的能量转换效率问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明的一种海洋动能发电装置的整体结构示意图
图中：电动机1，惯性飞轮2，内常平架3，中间常平架4，外常平架5，自由活塞线性发电机6，顶板7，万向铰一8，万向铰二9，万向铰三10；
实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提出了一种海洋动能发电装置，主要包括电动机1，惯性飞轮2，内常平架3，中间常平架4，外常平架5，直线往复式发电机6，顶板7，万向铰一8，万向铰二9，万向铰三10。其中，电动机1的定子通过螺栓与内常平架5固定，电动机1的转子通过键连接惯性飞轮2；内常平架3通过轴承连接中间常平架4；中间常平架4通过轴承连接外常平架5；直线往复式发电机6的定子通过万向铰一8连接顶板7，其动子通过万向铰二8连接内常平架3；顶板7铰通过万向铰三10连接外常平架5。
本发明海洋动能发电装置工作过程如下：在电动机的驱动下，惯性飞轮绕着其轴线进行转动。高速旋转的惯性飞轮可以产生力矩与干扰力矩平衡，故能维持惯性飞轮的自转轴在惯性参考下方向不变。如装置附图所示，发电装置工作过程时，陀螺转子始终指向竖直方向。
当受到垂直于电动机轴向的外部激励时，中间常平架相对外常平架转动，内常平架相对中间常平架转动，且两相对转动方向垂直。同时，在万向铰一、万向铰二和万向铰三的作用下，直线往复式发电机的动子沿着定子做往复直线运动，即产生电动势。
即：如装置附图所示，电动机轴为竖直方向。将波浪的运动简化为正弦运动，假设外界的扰动方向垂直于电动机轴，该方向的波浪运动可以分解为垂直屏幕方向和屏幕水平方向。对于垂直屏幕方向的波浪运动分量，外常平架、顶板、中间常平架进行绕屏幕方向的往复运动，内框架与转子保持竖直方向，在铰的作用下，水平方向的两个电机动子绕定子运动；对于水平方向的波浪运动分量，外常平架、顶板进行绕水平方向的往复运动，中间常平架、内常平架、转子保持竖直方向，在铰的作用下，垂直屏幕方向的两个电机动子绕定子运动。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。
Claims (7)
1.一种海洋动能发电装置，其特征在于，包括：电动机、惯性飞轮、内常平架、中间常平架、外常平架、直线往复式发电机、顶板、万向铰一、万向铰二和万向铰三；其中，所述电动机的定子连接所述内常平架，所述电动机的转子连接所述惯性飞轮；所述内常平架通过轴承连接所述中间常平架；所述中间常平架通过轴承连接所述外常平架；所述直线往复式发电机的定子通过所述万向铰一连接所述顶板，其动子通过所述万向铰二连接所述内常平架；所述顶板通过所述万向铰三连接所述外常平架。
2.根据权利要求1所述的一种海洋动能发电装置，其特征在于，所述电动机位于整个装置的中心轴处，其转子与所述惯性飞轮的中心连接并提供驱动力；所述内常平架位于所述惯性飞轮的纵向的中心剖面处；所述中间常平架位于所述内常平架外侧，与所述惯性飞轮的横向的中心剖面重合；所述顶板位于所述电动机上方；所述外常平架罩于所述顶板、所述中间常平架的外侧，为整个装置提供支撑；所述直线往复式发电机位于所述顶板与所述内常平架之间，所述内常平架驱动所述直线往复式发电机发电。
3.根据权利要求1所述的一种海洋动能发电装置，其特征在于，所述内常平架为框状结构，呈“口”字型，其顶部设有突出轴，所述突出轴与所述电动机的定子连接。
4.根据权利要求3所述的一种海洋动能发电装置，其特征在于，所述中间常平架为圆形框，其两侧设有突出的固定杆，所述固定杆***所述外常平架中实现固定。
5.根据权利要求1所述的一种海洋动能发电装置，其特征在于，所述直线往复式发电机的个数为两个，分别位于所述内常平架的两侧。
6.根据权利要求1所述的一种海洋动能发电装置，其特征在于，所述外常平架包括十字型的顶部与圆形的底部，所述顶部与底部之间通过四根支撑板连接支撑。
7.一种海洋动能发电装置的控制方法，其特征在于，包括：
启动电动机；
在所述电动机的驱动下，惯性飞轮绕着其轴线进行转动；
当受到垂直于电动机轴向的外部激励时，内常平架产生相对于外常平架的往返摆动，带动往复式发电机的动子移动；
在万向铰一、万向铰二和万向铰三的作用下，直线往复式发电机动子保持沿着定子的往复直线运动，即产生电动势。
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