基于仿生波动鳍的电磁式发电装置

本发明涉及能源，尤其涉及基于仿生波动鳍的电磁式发电装置。

背景技术：

1、可再生能源包括风能、太阳能、海洋能等，其中，海洋环境中充满了多种多样的能源，包括波浪能、潮汐能、洋流能等，而且海洋能存量丰富，分布广泛，并且不受时间、天气等环境因素的影响，是一种具有巨大发展前景的可再生清洁能源。

2、能量收集是指从环境中获取能量并将其转化为电能的过程。目前海洋能收集的机理主要有三种形式：压电式、摩擦电式和电磁式，采用电磁式机理进行发电是一种较流行的能量收集方式。然而，目前的电磁式发电装置多以螺旋桨式发电机为主，其普遍笨重、能源利用率低、噪声及生态环境扰动大。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种基于仿生波动鳍的电磁式发电装置，其噪声小，对水下环境扰动小，生态环境友好，同时其不需要复杂传动增速系统，结构更加简单，轻巧；能源利用率高，发电效率高，功率密度大。

2、在本发明的一个方面，本发明提供了一种基于仿生波动鳍的电磁式发电装置，该基于仿生波动鳍的电磁式发电装置包括：

3、支架；

4、中心轴，所述中心轴的两端固定在所述支架上；

5、多个转子和多个定子，所述定子固定在所述中心轴上，所述转子可转动地固定在所述中心轴上，所述转子包括磁体阵列，所述定子包括线圈阵列，相邻两个所述转子之间设置至少一个所述定子，且相邻的所述转子和所述定子之间设置有间隙；

6、仿生波动鳍，所述仿生波动鳍与所述转子连接，带动所述磁体阵列绕所述中心轴转动。

7、进一步地，相邻两个所述转子的间距为四分之一波长。

8、进一步地，在沿所述中心轴的延伸方向上，依次排列的一个定子、一个转子和一个定子形成一个电磁发电单元，多个所述电磁发电单元在所述中心轴上依次排列。

9、进一步地，所述转子还包括：磁体框，所述磁体框包括同心设置的内圈和外圈，所述磁体阵列嵌入所述内圈和外圈之间；

10、轴承，所述轴承嵌入所述内圈中，所述轴承固定在所述中心轴上；

11、鳍骨，所述鳍骨设置在所述外圈的外表面，所述鳍骨与所述仿生波动鳍连接；

12、所述定子还包括：线圈框，所述线圈框固定在所述中心轴上，所述线圈阵列嵌入所述线圈框内。

13、进一步地，每个所述磁体框的外圈表面的鳍骨数量为至少两个，所述鳍骨沿所述外圈的圆周等间距分布。

14、进一步地，所述磁体框与所述鳍骨为一体化3d打印结构。

15、进一步地，所述仿生波动鳍的材质包括橡胶。

16、进一步地，所述线圈阵列由4~8个扇形线圈环绕而成；

17、所述磁体阵列由4~8个扇形磁体环绕而成，相邻两个扇形磁体极性相反。

18、在本发明的另一方面，本发明提供了一种前面所述的基于仿生波动鳍的电磁式发电装置的制备方法，该制备方法包括：

19、将多个定子固定在中心轴上，将多个转子可转动地固定在所述中心轴上，相邻两个所述转子之间设置至少一个所述定子，且相邻的所述转子和所述定子之间设置有间隙；

20、将仿生波动鳍与所述转子连接后将所述中心轴的两端固定在支架上，得到所述基于仿生波动鳍的电磁式发电装置。

21、进一步地，该制备方法包括：

22、将磁体阵列嵌入磁体框的内圈和外圈之间，将轴承嵌入所述内圈中，将所述轴承固定在所述中心轴上；

23、将线圈阵列嵌入线圈框中，将所述线圈框固定在所述中心轴上；

24、将所述外圈外表面的鳍骨与所述仿生波动鳍连接；

25、将所述中心轴的两端固定在所述支架上，得到所述基于仿生波动鳍的电磁式发电装置；

26、和/或，所述仿生波动鳍的制备方法包括：将橡胶材料经过3d打印形成弧形结构，对所述弧形结构施加预紧力成型为所述仿生波动鳍。

27、本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

28、海水的流动推动仿生波动鳍产生波动，仿生波动鳍波动进而带动转子中的磁体阵列绕中心轴往复转动，使得磁体阵列与线圈阵列发生相对旋转，根据法拉第电磁感应定律，闭合线圈中会产生感应电流，进而输出电能。本发明采用仿生波动鳍结构，相较于传统螺旋桨式发电机，本发明的基于仿生波动鳍的电磁式发电装置噪声小，对水下环境扰动小，生态环境友好，同时不需要复杂传动增速系统，结构更加简单，轻巧；本发明可以充分利用磁体阵列两极面的磁场，能源利用率高，发电效率高，功率密度大。

29、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于仿生波动鳍的电磁式发电装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于仿生波动鳍的电磁式发电装置，其特征在于，相邻两个所述转子的间距为四分之一波长。

3.根据权利要求1或2所述的基于仿生波动鳍的电磁式发电装置，其特征在于，在沿所述中心轴的延伸方向上，依次排列的一个定子、一个转子和一个定子形成一个电磁发电单元，多个所述电磁发电单元在所述中心轴上依次排列。

4.根据权利要求3所述的基于仿生波动鳍的电磁式发电装置，其特征在于，所述转子还包括：磁体框，所述磁体框包括同心设置的内圈和外圈，所述磁体阵列嵌入所述内圈和外圈之间；

5.根据权利要求4所述的基于仿生波动鳍的电磁式发电装置，其特征在于，每个所述磁体框的外圈表面的鳍骨数量为至少两个，所述鳍骨沿所述外圈的圆周等间距分布。

6.根据权利要求4或5所述的基于仿生波动鳍的电磁式发电装置，其特征在于，所述磁体框与所述鳍骨为一体化3d打印结构。

7.根据权利要求1所述的基于仿生波动鳍的电磁式发电装置，其特征在于，所述仿生波动鳍的材质包括橡胶。

8.根据权利要求1所述的基于仿生波动鳍的电磁式发电装置，其特征在于，所述线圈阵列由4~8个扇形线圈环绕而成；

9.一种如权利要求1~8任一项所述的基于仿生波动鳍的电磁式发电装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及能源技术领域，尤其涉及基于仿生波动鳍的电磁式发电装置。基于仿生波动鳍的电磁式发电装置包括：支架；中心轴，所述中心轴的两端固定在所述支架上；多个转子和多个定子，所述定子固定在所述中心轴上，所述转子可转动地固定在所述中心轴上，所述转子包括磁体阵列，所述定子包括线圈阵列，相邻两个所述转子之间设置至少一个所述定子，且相邻的所述转子和所述定子之间设置有间隙；仿生波动鳍，所述仿生波动鳍与所述转子连接，带动所述磁体阵列绕所述中心轴转动。基于仿生波动鳍的电磁式发电装置噪声小，对水下环境扰动小，生态环境友好，同时其不需要复杂传动增速系统，结构更加简单，轻巧；能源利用率高，发电效率高，功率密度大。

技术研发人员：张晓宇,张动,檀盼龙,李寿鹏,徐世晖
受保护的技术使用者：南开大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16