本實(shí)用新型涉及波浪能發(fā)電裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于直線發(fā)電機(jī)的波浪能發(fā)電裝置

背景技術(shù)：

海洋能是一種清潔可再生的新型能源，蘊(yùn)含量巨大，波浪發(fā)電具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ壳斑€處于發(fā)展前期。通常情況下，波浪能利用需要經(jīng)過三級(jí)轉(zhuǎn)換，這些發(fā)電裝置不僅發(fā)電效率低，而且成本很高，在使用過程中還會(huì)伴隨液體可能泄漏污染海水、定期維護(hù)等問題。為此，各國科學(xué)家圍繞提高波浪能發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)換效率和可靠性這一主線，正在努力地開發(fā)新型波浪能發(fā)電技術(shù)。

由于波浪的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性，會(huì)造成能流不穩(wěn)定，波浪能發(fā)電裝置大多數(shù)情況下所產(chǎn)生的電能是頻率和峰值都一直變化的低頻交流電。大量海浪電能接入電網(wǎng)可能出現(xiàn)大幅功率波動(dòng)、電能質(zhì)量等問題。大幅功率波動(dòng)會(huì)增加功率損耗、提高裝置容量從而增加成本。如果能量轉(zhuǎn)換裝置連接到弱電網(wǎng)，可能還會(huì)產(chǎn)生閃變、電壓或頻率波動(dòng)。為了充分發(fā)掘海浪發(fā)電的價(jià)值，協(xié)調(diào)海浪發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的矛盾，提高電能質(zhì)量，有必要對(duì)海浪發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的輸出功率采取控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)波浪能轉(zhuǎn)換形式及其技術(shù)特點(diǎn)，提出了一種基于直線發(fā)電機(jī)的波浪能發(fā)電裝置，減少了能量轉(zhuǎn)換中間環(huán)節(jié)，降低了系統(tǒng)復(fù)雜性，同時(shí)提高了波浪能利用率；此外，采用復(fù)合儲(chǔ)能技術(shù)，平衡發(fā)電端與負(fù)載端所需的功率偏差，提高了電能質(zhì)量與系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出以下技術(shù)方案：一種基于直線發(fā)電機(jī)的波浪能發(fā)電裝置，包括浮體、柔性繩、發(fā)電機(jī)機(jī)體、底座，所述浮體通過柔性繩與發(fā)電機(jī)機(jī)體的動(dòng)子連接；所述發(fā)電機(jī)機(jī)體與底座連接，固定安裝在海床上；

所述發(fā)電機(jī)機(jī)體為圓筒型結(jié)構(gòu)，其中包括動(dòng)子、定子和機(jī)殼；所述動(dòng)子上端與柔性繩相連，下端與機(jī)殼底部相連，且安裝到筒狀定子內(nèi)，動(dòng)子磁極與定子齒之間留有氣隙，動(dòng)子的長(zhǎng)度大于定子的長(zhǎng)度，所述定子位于機(jī)殼中間，并與殼體固定在一起，所述機(jī)殼內(nèi)上方和下方分別設(shè)置有限位彈簧、恢復(fù)彈簧。

所述動(dòng)子由動(dòng)子磁軛與多個(gè)永磁體磁極組成，所述動(dòng)子磁軛覆蓋在直軸上；所述永磁體磁極的厚度與定子齒寬相同，間隔安裝在動(dòng)子磁軛外周，間距與定子齒距相同。

所述定子鐵芯呈圓筒形，圓筒內(nèi)圓柱面有多個(gè)圓環(huán)形槽，槽內(nèi)嵌裝有定子繞組，所述定子繞組是環(huán)形的，所在平面與定子軸線垂直。

所述恢復(fù)彈簧為氣體彈簧裝置。

本實(shí)用新型有如下有益效果：

1、本發(fā)明直接把波浪能裝換成電能，只需要一級(jí)能量裝換，省略了二級(jí)能量轉(zhuǎn)換所帶來的費(fèi)用、維護(hù)和能量損耗，具有可靠性高及維護(hù)成本低的優(yōu)勢(shì)。

2、采用氣體彈簧裝置來限定彈力的變化，能夠降低能量轉(zhuǎn)化的不均一性。

3、采用復(fù)合儲(chǔ)能技術(shù)，平衡發(fā)電端與負(fù)載端所需的功率偏差，提高了電能質(zhì)量與系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4、本發(fā)明省去了其它類似波浪能發(fā)電裝置的液壓及氣動(dòng)元件，使裝置的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，其成本降低，屬于一種廉價(jià)實(shí)用的波浪能發(fā)電裝置。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1為本發(fā)明發(fā)電系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明動(dòng)子結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明定子結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明發(fā)電系統(tǒng)電能后處理電路圖。

圖中：浮體1、柔性繩2、發(fā)電機(jī)機(jī)體3、限位彈簧4、動(dòng)子5、永磁體磁極6、動(dòng)子磁軛7、定子8、機(jī)殼9、底座10、恢復(fù)彈簧11、電纜12、圓環(huán)形槽13。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1：

如圖1-4所示，一種基于直線發(fā)電機(jī)的波浪能發(fā)電裝置及并網(wǎng)功率波動(dòng)平抑方法，包括浮體1、柔性繩2、發(fā)電機(jī)機(jī)體3、底座10，其特征在于：所述浮體1通過柔性繩2與發(fā)電機(jī)機(jī)體3的動(dòng)子5連接；所述發(fā)電機(jī)機(jī)體3與底座10連接，固定安裝在海床上。

進(jìn)一步的，所述浮體1起吸收波浪的作用，安裝在運(yùn)作件上部，通過牽引繩2直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)動(dòng)件；為減小運(yùn)動(dòng)部件固有振動(dòng)頻率以匹配波浪頻率，所述浮子1設(shè)計(jì)為上部小于中部的紡錘體形狀，以減小水線面積。

進(jìn)一步的，所述發(fā)電機(jī)外形結(jié)構(gòu)為圓筒型，具有大推力密度、動(dòng)子5和定子8間零法向吸引力，并且因?yàn)檎麄€(gè)餅式繞組都是有效邊，沒有繞組端部，從而不存在橫向邊端效應(yīng)，提高了繞組的利用率。所述發(fā)電機(jī)有鐵心。永磁體置于動(dòng)子5上有鐵心的發(fā)電機(jī)，其磁力線可以更加集中在動(dòng)子5內(nèi)部的繞組上，感應(yīng)電壓是無鐵心繞組的3倍。

進(jìn)一步的，所述恢復(fù)彈簧11為氣體彈簧裝置，由于機(jī)械拉伸彈簧的彈力同其伸長(zhǎng)量成正比，因此彈簧施加到動(dòng)子的力在其運(yùn)動(dòng)期間有相當(dāng)大的變化，動(dòng)子的速度也會(huì)因此有相當(dāng)大的變化，這會(huì)造成能量轉(zhuǎn)化的不均一性，所述彈性結(jié)構(gòu)通過限定彈力的變化能夠降低這種不均一性。

進(jìn)一步的，所述發(fā)電機(jī)機(jī)體3用于支撐保護(hù)整個(gè)裝置，發(fā)電機(jī)機(jī)體3具有足夠的強(qiáng)度，同時(shí)為減少海水腐蝕還要求殼體材料有足夠的耐腐蝕性能。

進(jìn)一步的，所述底座10用于固定設(shè)備，通過混凝土基座或其他方式將波能轉(zhuǎn)換裝置直接固定在海床上可以很好地實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

進(jìn)一步的，如圖4所示，所述電能處理電路結(jié)合超級(jí)電容與蓄電池混合儲(chǔ)能的直驅(qū)波浪發(fā)電功率平抑方法，充分利用功率型和能量型儲(chǔ)能質(zhì)各自的優(yōu)點(diǎn)，用于平衡發(fā)電端與負(fù)載端所需的功率偏差，對(duì)電能波動(dòng)進(jìn)行處理，提高了電能質(zhì)量與系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

實(shí)施例2：

一種基于直線發(fā)電機(jī)的波浪能發(fā)電裝置的電能處理方法，它包括以下步驟：

1、先將定子固定有永磁鐵磁極6的動(dòng)子磁軛7與動(dòng)子5穩(wěn)定連接，再放入電機(jī)機(jī)體3，使其位于限位彈簧4和恢復(fù)彈簧11之間，動(dòng)子5下端與恢復(fù)彈簧11固定，保證動(dòng)子5與發(fā)電及機(jī)體3保持在同一中心軸線上；

2、將浮體1置于水面，直線發(fā)電機(jī)放在一定深度的水中，發(fā)電機(jī)底部連有底座10置于海床上，浮體1通過柔性繩2與發(fā)電機(jī)中動(dòng)子5上端連接，浮體1和發(fā)電機(jī)體3、動(dòng)子5、柔性繩在同一中心線上；

3、將電能后處理電路與直線發(fā)電機(jī)輸出電纜12相連，構(gòu)成完整的發(fā)電電路系統(tǒng)。

4、組裝完成后，調(diào)整系統(tǒng)各部件位置，浮體1跟隨波浪作用上下運(yùn)動(dòng)，通過柔性繩2帶動(dòng)發(fā)電機(jī)動(dòng)子5往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而動(dòng)子5與定子8做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，定子線圈便感應(yīng)產(chǎn)生電能；

5、產(chǎn)生的電能是頻率和峰值都一直變化的低頻交流電，經(jīng)過電能后處理電路抑制波浪發(fā)電輸出電能的波動(dòng)，從而提高電能質(zhì)量與系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的裝置具體工作原理為：

使用時(shí)，浮體1在波浪作用下上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)浮體1向上運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)拉動(dòng)發(fā)電裝置的運(yùn)動(dòng)件動(dòng)子3向上運(yùn)動(dòng)，浮體1向下移動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)件3在重力的作用下會(huì)向下運(yùn)動(dòng)，也可以采用彈簧等彈性結(jié)構(gòu)輔助運(yùn)動(dòng)件向下運(yùn)動(dòng)，恢復(fù)彈簧11在運(yùn)動(dòng)件上升時(shí)被拉伸，吸收波浪能，在運(yùn)動(dòng)件3下落時(shí)釋放該部分能量，從而使得直線電機(jī)的動(dòng)子3跟定子8之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，切割磁力線，完成由波浪能向電能的轉(zhuǎn)換過程，接著經(jīng)過電能后處理電路并入電網(wǎng)。

通過上述的說明內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的未盡事宜，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)。

通過上述的說明內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以在不偏離本項(xiàng)實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型的未盡事宜，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)。