[发明专利]一种基于沉浸式浮子的直驱式波浪发电装置及发电方法

权利要求书

1.一种基于沉浸式浮子的直驱式波浪发电装置，发电装置包括直驱式电机(5)，其特征在于，所述直驱式电机(5)上设有连接轴(4)，连接轴(4)的一端与直驱式电机(5)紧固连接，另一端紧固连接有沉浸式浮子(2)，沉浸式浮子(2)的下方设有阵列分布的浮子线缆(3)，直驱式电机(5)的下方设有阵列分布的固定柱(6)；

所述直驱式电机(5)包括阻尼盘(14)，阻尼盘(14)上设有外定子(1)，外定子(1)内设有内动子(7)。

2.根据权利要求1所述的一种基于沉浸式浮子的直驱式波浪发电装置，其特征在于，所述浮子线缆(3)的一端与沉浸式浮子(2)紧固连接，另一端与海床紧固连接，浮子线缆(3)呈倾斜固定。

3.根据权利要求1所述的一种基于沉浸式浮子的直驱式波浪发电装置，其特征在于，所述沉浸式浮子(2)安装在海平面下，沉浸式浮子(2)的上表面和下表面之间的间距所产生压力差使沉浸式浮子(2)处于平衡状态。

4.根据权利要求1所述的一种基于沉浸式浮子的直驱式波浪发电装置，其特征在于，所述固定柱(6)的一端与阻尼盘(14)紧固连接，另一端与海床紧固连接，固定柱(6)呈倾斜固定。

5.根据权利要求1所述的一种基于沉浸式浮子的直驱式波浪发电装置，其特征在于，所述外定子(1)包括定子轭部(9)，定子轭部(9)内设有内腔(15)，内腔(15)内连通设有凹槽，凹槽内紧固连接有定子线圈(10)，内腔(15)内设有第一弹性件(8)，内腔(15)内设有第二弹性件(13)，第一弹性件(8)套装于连接轴(4)上。

6.根据权利要求5所述的一种基于沉浸式浮子的直驱式波浪发电装置，其特征在于，所述内动子(7)包括动子轭部(11)，动子轭部(11)上包裹有永磁体(12)，连接轴(4)穿过直驱式电机(5)的顶部与动子轭部(11)紧固连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于沉浸式浮子的直驱式波浪发电装置，其特征在于，所述动子轭部(11)与定子轭部(9)同轴，动子轭部(11)位于内腔(15)内沿轴线做往复运动。

8.根据权利要求1所述的一种基于沉浸式浮子的直驱式波浪发电装置，其特征在于，所述沉浸式浮子(2)的上下表面压力差与沉浸式浮子(2)、浮子线缆(3)、连接轴(4)、内动子(7)的重力之和相等，沉浸式浮子(2)受倾斜的浮子线缆(3)的拉力作用做深沉运动。

9.根据权利要求5所述的一种基于沉浸式浮子的直驱式波浪发电装置，其特征在于，所述发电装置平衡状态时，沉浸式浮子(2)悬浮在海面下，内动子(7)也处于内腔(15)的中心位置。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种基于沉浸式浮子的直驱式波浪发电装置的发电方法，其特征在于，所述发电装置的发电方法如下：

S1、波浪由平衡位置逐渐达到波峰位置的过程中，沉浸式浮子(2)在压力作用下向下运动，带动连接轴(4)向下运动，内动子(7)受到连接轴(4)的推力向下运动，永磁体(12)与定子线圈(10)相对运动，从而将内动子(7)的动能转换成电能从定子线圈(10)上输出；

S2、波浪接近波峰位置时，内动子(7)与第二弹性件(13)接触，并通过压缩第二弹性件(13)将内动子(7)的部分动能以弹性势能的形式存储，从而阻碍内动子(7)的向下运动，保护波浪发电装置，此时内动子(7)受到连接轴(4)对其向下的推力和第二弹性件向上的弹性力和反向电磁力，此过程中，定子线圈(10)与永磁体(12)发生相对运动，将动能转换成电能从定子线圈(10)上输出；

S3、波浪越过波峰，向波谷位置运动时，第二弹性件(13)复位，在第二弹性件(13)的弹性力和沉浸式浮子(2)的拉力作用下，内动子(7)向上运动，当内动子(7)与第二弹性件(13)脱离，内动子(7)受到连接轴(4)的拉力和反向电磁力继续向上运动，此过程中，定子线圈(10)与永磁体(12)相对运动，内动子(7)的动能转换成电能从定子线圈(10)上输出；

S4、波浪逐渐向波谷位置运动时，内动子(7)与第一弹性件(8)接触，并通过压缩第一弹性件(8)将内动子(7)的部分动能以弹性势能的形式存储，内动子(7)受到连接轴(4)向上的拉力、第一弹性件(8)向下的弹性力和反向电磁力，在此过程中，定子线圈(10)与永磁体(12)相对运动，将内动子(7)的动能转换成电能从定子线圈(10)上输出；

S5、波浪越过波谷，向平衡点运动时，在第一弹性件(8)的弹性力和沉浸式浮子(2)的推力作用下，内动子(7)向下运动，直至内动子(7)与第一弹性件(8)分离，弹性力消失，内动子(7)只受到连接轴(4)向下的推力和反向电磁力，在此过程中，定子线圈(10)与永磁体(12)发生相对运动，内动子(7)的动能转换成电能从定子线圈(10)上输出。