[发明专利]一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置

说明书

本发明公开了一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置，包括能量输出系统，所述能量输出系统的底部设有垂荡板，在垂荡板上连接有用于将能量输出系统固定在海床上的锚泊线，所述能量输出系统的顶部通过外连接轴与浮子连接；所述能量输出系统包括壳体，在所述壳体内安装有直线发电机，直线发电机包括定子和动子，所述动子的底部通过连接弹簧与蓄电池连接，动子的顶部连接有内连接轴，内连接轴与外连接轴刚性连接，在所述内连接轴上设有固定块、以及若干斜弹簧；所述斜弹簧的两端分别与固定块和壳体的内壁相连，当浮子和动子随波浪上下振动时，斜弹簧通过拉伸和压缩，对动子的运动产生弹力作用产生负刚度，形成非线性系统。

技术领域

本发明涉及可再生能源技术和海洋发电领域，具体地说，特别涉及到一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置。

背景技术

海洋覆盖了地球百分之七十的表面，其可利用的能量大大超过了目前全球能源需求的总合。海洋能是清洁的可再生能源，科学的开发和利用对缓解能源危机和环境污染问题具有重要意义。海洋能的种类多种多样，其中波浪能具有能量密度高、分布面广等优点。相较于风能、太阳能等其他可再生清洁能源，其能量密度最高。然而，在实际应用中波浪能发电装置存在能量捕获效率低，成本高，目前还无法大规模运用于生产实践。

目前利用波浪能的方案有很多种，其中采用直线发电机的振荡浮子式波浪能发电装置减少了能量转换的中间环节，发电效率更高，同时降低了装置的复杂性，便于维护。但现阶段的线性装置存在能量捕获效率低、带宽窄等弊端，即在装置发生共振时捕获能量最多，当入射波频率偏离装置固有频率时，捕获的能量大大降低。然而在实际海况中，波浪频率一般低于装置的固有频率，因此实际能量捕获效率低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置，解决了传统线性波浪能发电装置的缺陷，拓宽了能量捕获带宽，增加在低频入射波时的能量捕获，而且在共振时浮子运动幅度相对较小，对发电装置具有保护作用，有利于延长其使用寿命。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种弹簧双稳态直驱浮子式波浪能发电装置，包括能量输出系统，所述能量输出系统的底部设有垂荡板，在垂荡板上连接有用于将能量输出系统固定在海床上的锚泊线，所述能量输出系统的顶部通过外连接轴与浮子连接；

所述能量输出系统包括壳体，在所述壳体内安装有直线发电机，直线发电机包括定子和动子，所述定子通过导线与安装在壳体底部的蓄电池电连接；

所述动子的底部通过连接弹簧与蓄电池连接，动子的顶部连接有内连接轴，内连接轴与外连接轴刚性连接，在所述内连接轴上设有固定块、以及若干斜弹簧；

所述斜弹簧的两端分别与固定块和壳体的内壁相连，当浮子和动子随波浪上下振动时，斜弹簧通过拉伸和压缩，对动子的运动产生弹力作用产生负刚度，形成非线性系统。

进一步的，所述定子上设有感应线圈绕组，动子为带有永磁体的轴。

进一步的，所述斜弹簧沿固定块的外周面均匀分布。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

引入斜弹簧形成非线性双稳态系统，克服线性系统的缺点，提高振动能量吸收，尤其是低频时能量的吸收。

附图说明

图1为本发明所述的浮子式波浪能发电装置的结构示意图。

图2为本发明所述的能量输出系统的示意图。

图3为本发明所述的能量输出系统的A-A剖面图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。