专利名称：波浪能和振动能发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁学领域。本发明的目的是针对生活中的振动能量及海洋中的波浪能量更为有效地转化成电能，提出一种新的开发利用的原理与方法。
背景技术：
波浪能发电方式很多，但都必须使用现在传统的发电机将波浪能转化成电能。发电机是将其他形式的能源转化成电能的机械设备。目前最主流的是旋转发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。发电时，要求转子在定子中高速旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。还有就是直线电机，直线电机就是把一台旋转运动的发电动机沿着半径的方向剖开，并且展平，这就成了一台直线发电动机。在直线发电机中，相当于旋转发电机定子的，叫初级；相当于旋转发电机转子的，叫次级。永磁往复式直线发电机用永磁体提供磁场，与旋转的永磁发电机一样，直线发电机的永磁体也是装在运动件上，线圈在硅钢材料的定子铁芯中。其原理也是导线运动切割磁力线，从而在线圈产生感应电势，在线圈回来中产生电流。以上这两种发电方法，是现在主宰发电市场传统主流发电方法，发电运行条件要求限制较多，对于生活中非连续的周期地振动能量及海洋中的波浪能量转化成电能，不是很理想及有效的能量转化方式，本发明提出一种结构简单，发电运行条件限制少，不是线圈的高速运转来切割磁力线，而是通过机构的组合运动来改变磁路的磁阻或磁势，进而改变线圈内的磁通量强度，在线圈内产生电流的一种发电方法。大海中航行的几十吨、上百吨的海船，在波浪的作用下，就像一只树叶在海里随浪漂浮，但在陆地要让其起伏是需要很大的能量的。本发明的就是让这样的能量转化成电能，服务于航海，使波浪能能做为航海的补充动力之一，从而减少汽油的耗量。
发明内容
本发明公开一种漂浮在海面上，所有发电部件不与海水直接接触，而一次将波浪发电或振动能量转换成电能的方法。将波浪能或振动能量一次转化成电能的发电结构是这样的:由线圈、铁芯及永磁体组成闭合的磁路置于箱体中，发电箱体随漂浮体一起在波浪中运动。本专利所阐述的发电方式，其原理部分外形就如同变压器，与变压器不同的是，在闭合的导磁性材料中,有永磁体的存在,永磁体与导磁性材料铁芯(如矽钢片)组成了磁路，并且磁路分成了可以闭合及分开运动的两部分，以及其他如弹性材料、箱体等所有部分组成了发电体。首先将磁路分成两段，分成两段的磁路分离面间的磁力为磁吸引力时，在磁路两段分开的过程中，磁路中空气间隙增大，空气的磁阻远远大于铁芯的磁阻，在永磁体性能一致时，这时磁阻的巨大增加使磁路中的磁通量发生巨大地变化，铁芯上的线圈便有巨大电流地产生。再将磁路两段接近闭合地过程中，磁路中的磁阻减小，铁芯线圈内磁通量增大，铁芯上线圈同样也有电流产生。将分成两段的磁路，分别称为动磁路与静磁路。静磁体与箱体直接固定在一起。动磁体与箱体用弹簧连接，在外力作用下时能与箱体做相对运动。将动磁路称为动子，静磁路称为定子，动子与定子共同组成发电机芯。组成磁路的动子及定子，即为发电机芯。其可同时具有线圈、铁芯和永磁体；也可分别具有线圈、铁芯或永磁体中的一部分。但整个磁路必须有线圈、铁芯和永磁体三部分。。将定子、动子与箱体组成的发电体放置于漂浮体上在海洋波浪的环境里或在振动的环境里，由于外界力的作用，定子与箱体同向运动。在动子本身的重力小于与定子接触面间的磁吸引力时，除磁吸引力外再无其他外力直接作用在动子上，动子被磁力和定子吸在一起。为了能使动子在定子随壳体向上运动时，不被磁力吸引而随定子一起同向运动，这时可给动子上再配加其它重力，使作用在其上的力能与定子两接触面间的磁吸引力形成平衡，这样只要有外力，动子与定子便可分离，两者做相对的往复运动，线圈中便产生电流，这样发电体便将振动能量或海洋里的波浪能一次性持续地转化成电能。其次，将磁路分成两段时，若两段磁路分离面的磁力为斥力时，这时两段磁路的接近会是磁路铁芯上的磁势减小，由于磁势地减小，线圈内发生磁通量的减小变化，线圈内因而也就有电流的产生。在两段磁路分开的过程中，磁路铁芯上的磁势发生不断增大，由于磁势的增大，线圈内发生磁通量的增大变化，线圈同时也就有电流的产生。同样，通过给动子配重，以使其产生最好的发电效果。附图及图面说明
图1为发电机芯立体原理图1 一线圈、2 —铁芯、3 —永磁体、4 一铁芯2与铁芯6的分尚面
5一线圈、6 —铁芯、7 —永磁体、8 —磁力线回路 图2为发电机结构原理图1 一箱体、2 —连接杆、3 —弹簧、4 一动子、5 —容器
6—连接杆、7 —连接板、8 —定位轨道、9 一定子 图3
I一容器、2 —连接杆3 —箱体4 一定位套 图4
I一容器 2—连接杆 3—动子整体件 4一压簧 5一定子整体件 6 —箱子 7 —定位套 图5
I一非铁芯材料2 —线圈3 —铁芯4 一永磁体5 —铁芯
6一永磁体 7 —铁芯8 一线圈9 一定子 10 —动子
II—定子 图6
I一容器2 —动子3 —定子4 一箱体5 —弹簧 6一定子连接板 7 —动子连接板
具体实施例方式图1为振动式发电机芯立体原理图。两磁路分离面间的磁力为磁吸引力。如图1中线圈I,铁芯2，永磁体3组成了发电机芯的定子。线圈5，铁芯6，永磁体7组成了发电机芯的动子。此图中发电机芯动子及定子均包含线圈、铁芯、永磁体三部分，图1为发电机芯定子与动子两分离面远离时的情况。在动子与定子的分离面4不断地接近与远离时，线圈5与线圈I中的磁通量与磁感应强度发生变化，两个线圈中都有电流的产生。图2为振动式发电机的结构立体原理图
在图2中，是将图1的发电机芯放在箱体里，定子9用连接杆2被直接固定在箱体I的上端，随箱体I同时同向移动。在动子4上固定有连接板7，连接板7上连接有弹簧3、连接杆6及定位轨道8各两个，弹簧3是拉簧与箱体I的上端相连，连接杆6连接下面的容器5，定位轨道8与箱体I上端直接固定，定位轨道8是限制连接板7仅能上下运动。其作用是限制动子4仅能相对于定子9上下运动。容器5里可以装有配重的物体，如金属块或者是石头等其他配重物，使所有连接并作用在动子4上的重力能与动子4和定子9两分离面间的磁吸引力形成平衡力，这点是最重要因素之一，配重物重力的大小必须与动子4与定子9间的磁吸引力形成平衡力，这时，动子与定子间的合力为零，箱子只要上下一动，动子与定子就会分开。配重物重力过大及过小，都将影响动子与定子地分开及接近闭合。再之，弹簧参数的选择是重要因素之二，弹力过大，动子与定子不能分离。弹力过小，动子与定子不能回位，都会导致动子与定子不能持续地分开与接近。将图2发电机整体放置于振动环境中或放置于一漂浮体上，漂浮于海洋波浪的环境上，发电机整体可与水不直接接触，这样在此起彼伏的海洋里，其线圈里有电流产生持续。图3是图2的另一种表现方式，仅是将装配种物的容器I放在了箱体3上面，定位套4与箱体上端相固定，限制连接杆2仅能上下运动。连接杆2连接容器I与箱体中的动子，穿过箱体3上端并能相对于箱体上下运动，发电过程与图2所述一致。图4是两磁路分离面磁力是斥力的情况，其中容器I与动子整体件3通过连接杆2连接成一整体，连接杆2穿过箱体6上端，连接杆2的定位套7与箱体上端紧固一起，限制连接杆2仅能相对于箱体上下运动。定子整体件5固定在箱体下面，与动子整体件间用压簧4连接。容器I装有配重物，相对于箱体6整体上下运动时，动子整体件3与定子整体件5就会上下远离与接近运动，这样便在定子与动子的线圈里产生电流！
压簧4参数的选择是依据波浪浪高或振动振幅的大小以及磁路间斥力的大小来决定，配重物的加入使发电效益达到最佳。图5是振动式发电机芯动子与定子的另外一种组合方式的原理图。图5中(A)图上的铁芯3与永磁体4及线圈2为图5中⑶图上的定子9，图5中(A)图上的铁芯7与永磁体6及线圈8为图5中(B)图上的另一定子11，(A)图中的非铁芯材料I与铁芯5为图5中(B)图上的动子10，这样有两部分定子9与定子11，一个动子10，组成发电机芯。两定子间和动子间磁力均磁此吸引力。图5 (A)发电机芯的动子中的铁芯6与定子是最近的，这时磁路中的磁阻是最小的。图5 (B)发电机芯的动子中的铁芯6与定子是远离的，这时磁路中的磁阻是最大的。将该发电芯置于振动及海洋波浪的环境中，图5中的图(A)与图(B)的情况交替发生，这时在线圈中就有磁阻的变化，同时线圈内也就有了磁通量的变化，线圈内就有了电流持续地产生。图6是将图5振动式发电机的结构放在箱体的立体组合图。图6中，放置配重物的容器I与发电机动子2及动子连接板7固定在一起，组成动子整体件。发电机定子3固定在定子连接板6上，定子连接板6与箱体4的上下两端连接固定，组成定子整体件。弹簧5连接在动子连接板7与箱体底端。动子整体件与定子整体件可以相对运动，在图5的分析中可知，在振动及海洋波浪的环境中，在动子整体件的容器加入配重物后，动子整体件与定子整体件的相对运动，在铁芯的线圈里便有电流的产生。以上所述的振动发电机结构组合，只是为了本发明原理叙述说明地方便，在实际应用中发电机构体组合应是多样的。本发明的原理基于永磁体性能一定，通过改变磁路中磁阻的方式，使磁路中的磁通量发生变化，从而在线圈里产生电流的方法。而非导线直接切割磁力线来产生电流，导线在一定程度上与永磁体不发生位移。本发明说明书实施例所述的内容仅仅是对本发明原理及方法实现方式的论述，其实施方式很多，对于其具体实施方式
不做限制，凡是属于本发明的原理与方法所引申出的明显地变动或变化仍是本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种海洋波浪能和振动能发电机，其特征是发电机构体由线圈、铁芯和永磁体组成的磁路被固定和连接于箱体。
2.根据权利要求1所述的发电机，其特征是由线圈、铁芯和永磁体组成的磁路分成直接固定于箱体并与箱体一起运动的静磁路，称为定子，和能与箱体作相对往复运动，用弹性材料与箱体或定子相连接的动磁路，称为动子两部分组成。
3.根据权利要求2所述的发电机，其特征是发电过程是由动子相对于定子的相对往复运动来实现。
4.根据权利要求2所述的发电机，其特征是定子与动子可分别同时具有线圈、铁芯和永磁体，也可分别具有线圈绕组、铁芯或永磁体三者之中的一部分，但整个磁路必须有线圈、铁芯和永磁体三部分。
5.根据权利要求2所述的发电机，其特征是可给动子增加附加力，即配力，以平衡定子与动子两分离面间的磁力，以使动子在发电体整体箱体置于振动的环境中或起伏的波浪里时，能在自身惯性及弹性材料的作用下相对于静磁路发生相对往复运动。
6.根据权利要求2所述的振动式发电机，其特征是动子的运动受导轨的限制，仅能相对于定子做相对往复运动。
全文摘要
本发明公开了一种能将日常生活中的振动能量或海洋波浪能一次有效地转化成电能的方法与原理。与传统主流的导线切割磁力线发电方式所不同，本发明针对振动及海洋波浪的特点，使发电机构体各部件的有效组合及在波浪环境中的各部件的相对运动，通过改变发电机构体中磁路的磁阻或磁势，从而使磁路中的磁通量发生变化，在发电机构体中的线圈里产生电流的方法。该发电机构体不需复杂的机构，将振动及波浪能直接一次转化成电能。其结构简单，电能转化方法新颖，可广泛用于桥梁危害检测，钻井平台波浪能发电，海洋岛屿波浪能发电，航海渔船的充电以及海洋岛屿国防雷达及设施的电源供应等。
文档编号F03B13/14GK103138525SQ20131008492
公开日2013年6月5日 申请日期2013年3月18日 优先权日2013年3月18日
发明者张建平 申请人:张建平