[发明专利]磁力传动液态金属磁流体波浪能直接发电单元装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种液态金属磁流体波浪能直接发电装置，特别是采用非接触式磁联活塞传递海洋波浪能的液态金属磁流体波浪能直接发电单元装置。

技术背景

海洋波浪能是一种清洁可再生能源，具有低速度、大作用力的运动特性。同风能、太阳能等可再生能源相比，波浪能的开发利用，在工程上还有很大的困难和挑战性。迄今为止，已经开发出多种利用波浪能发电的方法，如采用高速旋转发电机的振荡水柱式、堤岸式，采用永磁直线发电机的阿基米德波浪摆以及采用磁流体(MHD)发电机的磁流体波浪能发电装置。

基于磁流体动力学的磁流体波浪能发电方式随着磁流体发电技术的发展而发展。早在1979年，美国专利4151423公开了一种磁流体波浪能发电装置。该装置由一个水平放置的MHD通道和磁体组成，海水在波浪泵的作用下，水平流过MHD通道，切割磁力线，产生电流。

1991年，美国专利5136173公开了一种磁流体波浪能直接发电系统。该系统包括一个垂直悬吊在深水中的MHD发电机，其上端与一个浮在海面的浮子相联。MHD发电机中的MHD通道随着浮子的上下波动、相对深处稳定的海水作上下往复运动。在MHD通道的水平方向布置有由电磁体或是其它方法(如超导等)产生的强磁场，且在通道内部放置一对电极。在与磁场的相互作用下，流动的海水产生感生电动势；通过电缆连接负载，输出电能。由于MHD发电通道中流体的流速相对较低(与高速旋转发电机相比)，可以直接与低速、大作用力的波浪能相耦合，因而，该发电装置中没有传统的旋转部件，提高了系统的转换效率。然而，该系统采用电导率低(4～5莫/米)的海水作为发电工质，发电效率低，难以实用。

2005年，美国专利2005/0146140A1公开了一种液态金属磁流体(LMMHD)波浪能直接发电单元装置，采用高电导率(约为海水106倍)的液态金属作为发电工质，进而提高了发电装置的发电效率和实用性。该发电单元装置采用单发电通道，虽然采用收缩的磁体结构以减小电磁场的端部效应以及能量损失，却不可避免地产生感生磁场，进而导致系统的能量损失和不稳定。

2006年，中国专利1987089公开了一种单管双通道液态金属磁流体波浪能直接发电单元装置。该装置由U型管道、磁流体电极、2个弹性容器、充满在U型管道和2个弹性容器内的液态金属以及磁体和1个刚性容器组成，采用双发电通道结构，消除了端部感生磁场及其所带来的能量损失和不稳定性。同美国专利2005/0146140A1一样，该发电装置采用弹性波纹管作为压力转换和密封存贮装置，将波浪外力传递给液态金属，使其在密封的通道中流动。一方面，弹性波纹管具有弹簧的特性，很容易发生共振，使液态金属在某一点来回上下震荡，难以产生感生电动势。另一方面，波纹管长期处于伸缩的往复运动，很容易断裂，破坏流动通道的密封，发生液态金属的泄露，污染海洋环境；同时带来维护、可靠性等一系列的问题。此外，液态金属同波纹管直接接触，增大了流动阻力，降低了能量转换效率。

发明内容

为克服现有技术中国专利1987089的缺点，本发明提出一种非接触式磁力传动的液态金属磁流体(LMMHD)波浪能直接发电单元装置。该装置采用磁联活塞实现波浪外力到液态金属动能的转化。

本发明的目的通过以下技术方案实现。