浮体绳轮式往复波浪能发电装置的制作方法

本实用新型属于点吸收式波浪能发电装置，具体来说是一种通过两个垂直布置的电机依靠将浮体的上下运动转化为卷筒运动，从而实现全波发电的波浪能发电装置。

背景技术：

波浪能是一种清洁的海洋可再生能源，由于具有绿色环保和储藏丰富的特点，日益受到科研工作者的关注。目前针对波浪能的发电利用装置多集中于点吸收式波浪能技术，其优点是发电效率较其他装置高，水下施工较少。但也存在着抵抗极端天气的能力差、发电量少、应用范围十分有限的问题，难以支持大型海上平台或装置的正常工作用电。

现有的一种典型的波浪能发电技术(图1)仅能在波浪推动浮体上升的过程中发电，当浮体随波浪下降时无法发电，即仅能实现半波发电，发电量小，对海水波浪能的利用率低，因而目前未被广泛采用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种点吸收式波浪能发电装置，通过设置两个垂直放置的发电机组，使浮体随波浪上下运动的整个运动周期中均能带动电机发电，从而实现全波发电，提高波浪能利用效率。

本实用新型的技术解决方法如下：

一种浮体绳轮式往复波浪能发电装置，其特点在于，包括第一重力锚、第二重力锚、下永久磁体发电机、上永久磁体发电机、浮体、左定滑轮机构和右定滑轮机构；

所述的下永久磁体发电机和上永久磁体发电机设置在浮体内；

所述的下永久磁体发电机由下卷筒、固定在该下卷筒内的永磁体与超越离合器组成；所述的上永久磁体发电机由上卷筒、固定在该上卷筒内的永磁体与超越离合器组成；

所述的第一重力锚与第一导绳的一端相连，该第一导绳的另一端经下导绳器伸入浮体内，并缠绕于下卷筒外壁，所述的第二重力锚与第二导绳的一端相连，该第二导绳的另一端依次经右定滑轮机构、左定滑轮机构和上导绳器伸入浮体内，并缠绕于上卷筒外壁。

所述的下卷筒的外壁右端设有卷簧，所述的上卷筒的外壁左端设有卷簧。

所述的浮体为圆柱体。

所述的卷簧，可以实现卷筒自动收绳。

正常工作时，波浪推动浮体上升，下端拉绳拖动卷筒旋转，卷筒直接驱动低速同步永磁交流发电机发电；当浮体随波浪下降时，下端卷筒在电机内置卷簧的作用下实现自动收绳，由于卷筒与电机轴之间装有超越离合器，卷筒回转时电机转子并不旋转，浮体在下降过程中不发电，上部分析同理。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)发电效率高，打破了以往浮体轮绳式波浪能发电装置仅能在上升或下降过程中半波发电的局限，实现了在浮体上升和下降过程中均能发电，使波浪能的利用效率大幅提升。

2)装置结构简单，易于海上安装。重力锚系统在保证经济性的前提下，实现了安全性最大化，适用于绝大多数近岸工作海域，可靠性高。

附图说明

图1是现有技术的结构示意图。

图2是本实用新型实现全波发电的轮绳式波浪能发电装置的外形图。

图中，第一重力锚1、第一导绳2、下导绳器3、下永久磁体发电机4、卷簧5、超越离合器6、下卷筒7、浮体8、上永久磁体发电机9、左定滑轮10、右定滑轮11、第二重力锚12、第二导绳13、下卷筒14、下导绳器15。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型做详细的说明，本实施例在以实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

图1是本实用新型实现波浪能能量转化总体装置的示意图。如图所示，绳轮式波浪能能量转化装置主要的组成部分有：第一重力锚1、第一导绳2、下导绳器3、下永久磁体发电机4、卷簧5、超越离合器6、下卷筒7、浮体8、上永久磁体发电机9、左定滑轮10、右定滑轮11、第二重力锚12、第二导绳13、下卷筒14、下导绳器15。本装置的波浪能-电能转化部分位于浮体之内，两个电机呈水平轴向对称布置，工作原理相近，电机工作时间互补，区别在于发电的电流相位不同。

首先对浮体底部电机的发电原理进行阐述。浮体8通过第一导绳2和第一重力锚1和海底形成锚接，在波浪的作用下，浮体8周围的水质点在原位做运动轨迹为椭圆的简谐振动，从而导致浮体8进行以海平面为基准轴的周期性简谐运动。当浮体8位于最低点时，第一导绳2处于刚好拉直的状态(绳中张力为0)。在下导绳器3的作用下，第一导绳2可流畅移动，并且在产生一定偏角时不发生组件之间的干扰。能量转换的周期根据浮体的运动状态可分为上升和下降两个阶段。当海浪推动浮体，浮体处于上升阶段，第一导绳2拉长，绳中张力变大，对浮体8中的下卷筒7产生驱动力矩，促使下卷筒7高速旋转。旋转的下卷筒7的动能直接驱动同步永磁体交流发电机发电，使能量转化达到最高效率；浮体处于下降阶段时，第一导绳2中的拉力减小，产生多余的线长。为防止干扰，利用卷簧5实现第一导绳2的自动复位，复位的第一导绳2绕置在下卷筒7上，达到自动收绳的目的。下卷筒7和电机轴之间装有超越离合器6，因此下卷筒7在回转时电机转子并不旋转。浮体8底部电机的发电呈现周期性，浮体上升时电机发电，下降时电机不工作。接下来对浮体顶部的能量转换装置进行分析。顶部的能量转化装置和底部的工作原理类似，增加构件左定滑轮10、右定滑轮11。第一重力锚1和第二重力锚12之间存在一定的距离，目的是防止两个系泊系统之间产生干扰。左定滑轮10和右定滑轮11共同作用，转换绳上的拉力方向，并实现拉绳在水平方向上的布置，满足系泊系统距离要求。当浮体下降时，下重力锚12受到向上的拉力，绳子拉长，绳中拉力变大。此时浮体8顶部的能量转换系统开始工作。当浮体上升时，下重力锚12受到向下的拉力，拉绳产生余量，电机不工作。

综上分析可知，浮体8顶部能量转换系统的工作时间即为浮体8做下降运动的时间t₁，浮体8底部能量转换系统的工作时间为浮体8做上升运动的时间t₂。由于浮体做简谐运动，t₁＝t₂，且t₁+t₂＝T(T为波浪运动周期)。绳轮式能量转化系统总装置在两个分能量转化系统装置的配合下，实现了全波发电，比传统半波发电的发电效率提高了50％。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围之中。