本發(fā)明涉及一種鉸接式鏈條形波浪能發(fā)電裝置，屬于可再生能源技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展對能源的需求日益增加，而當(dāng)今廣泛依賴的石油、煤炭、天然氣等傳統(tǒng)礦物能源有限且不可再生。與此同時，傳統(tǒng)能源的使用容易帶來環(huán)境污染和溫室效應(yīng)等問題，這些都促使人們不斷探索可再生新能源。世界各國都將開發(fā)利用可再生新能源列入到科學(xué)研究的重要位置。在可再生綠色能源中，波浪能十分豐富，是開發(fā)利用的重點(diǎn)，其采集技術(shù)也吸引了越來越多的研究者。

通常，波浪能量轉(zhuǎn)換可以分為3級轉(zhuǎn)換：第一級為受波體，它將波浪能量以動能的形式吸收進(jìn)來；第二級為中間轉(zhuǎn)換裝置，它優(yōu)化第一級轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生穩(wěn)定的能量，通常是將受波體或者波浪的動能轉(zhuǎn)換為壓縮氣體內(nèi)能、液壓能或蓄水重力勢能；第三級為發(fā)電裝置，與其他傳統(tǒng)的發(fā)電裝置類似。多級的能量傳遞，不僅使得系統(tǒng)綜合能量回收效率非常低，而且增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，使得初期成本和后期維護(hù)成本都很高。

與傳統(tǒng)的波浪能采集裝置不同的是，為了提高能量采集效率，專利CN102287310A提出了一種蛇形波浪能采集裝置，通過波浪直接推動永磁短截和線圈短截使其產(chǎn)生相對運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)發(fā)電，減小了中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)帶來的能量損失。同時，其結(jié)構(gòu)簡單可靠、更耐沖擊，可以抗擊極端海況，系泊成本也較低。然而，該結(jié)構(gòu)主要通過波浪驅(qū)動下永磁短截和線圈短截的相對位錯的變化來改變線圈中的磁鏈進(jìn)行發(fā)電，這對短截長度與波浪波長的匹配提出了較高要求，同時對短節(jié)之間在波浪驅(qū)動下的相對轉(zhuǎn)動的動能利用效率仍有提升的空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種鉸接式鏈條形波浪能發(fā)電裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、環(huán)保高效等特點(diǎn)，其能量轉(zhuǎn)換效率高，且能適應(yīng)不同的波浪形狀。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種鉸接式鏈條形波浪能發(fā)電裝置，包括至少一個裝載有永磁體的永磁體短節(jié)和至少一個裝載有線圈的線圈短節(jié)，所述永磁體短節(jié)和線圈短節(jié)呈鏈節(jié)狀且交替鉸接成長條狀；該裝置長度方向上的一端通過纜繩安裝于水底，其另一端為自由端，整個裝置隨波浪波動。

作為優(yōu)選，所述永磁體短節(jié)中部設(shè)置有永磁體短節(jié)減重空腔，永磁體短節(jié)長度方向上的兩端各設(shè)置有一個凸起部；凸起部上設(shè)置有垂直于長度方向的轉(zhuǎn)軸；所述線圈短節(jié)中部設(shè)置有線圈短節(jié)減重空腔，線圈短節(jié)長度方向上的兩端各設(shè)置有一個凹陷部，凹陷部兩側(cè)設(shè)置有垂直于長度方向的轉(zhuǎn)軸孔；所述凸起部與凹陷部相適配，并通過轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)軸孔的配合實(shí)現(xiàn)凸起部與凹陷部的鉸接；

以轉(zhuǎn)軸為中心軸線，所述凸起部在其與凹陷部相配合的一側(cè)設(shè)置有圓弧形排布的永磁體陣列，所述凹陷部在其與凸起部相配合的一側(cè)設(shè)置有圓弧形排布的線圈陣列；

所述線圈短節(jié)減重空腔內(nèi)設(shè)置有電能處理及儲能裝置，電能處理及儲能裝置與線圈陣列相連；電能處理及儲能裝置通過電纜向外網(wǎng)輸電。

其中，永磁體短節(jié)減重空腔和線圈短節(jié)減重空腔起到產(chǎn)生浮力的作用；工作過程中，在波浪驅(qū)動下，波浪發(fā)電鏈條結(jié)構(gòu)會隨波浪起伏，各相鄰的永磁體短節(jié)和線圈短節(jié)之間會通過轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)軸孔發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，使得該永磁體陣列與線圈陣列之間發(fā)生交變的相對運(yùn)動，線圈陣列中的各線圈磁鏈隨著相對轉(zhuǎn)動發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，接入到電能處理及儲能裝置內(nèi)，即可回收儲能波浪能量；通過輸電電纜能夠進(jìn)一步將電能處理及儲能裝置中儲存的電能輸送到用電器或者接入電網(wǎng)使用。

優(yōu)選的，為了增強(qiáng)磁場作用，所述永磁體陣列采用Halbach永磁陣列，使其形成的磁場沿圓弧方向成正弦波分布；線圈的間距與永磁陣列形成的磁場分布有關(guān)。

優(yōu)選的，所述自由端的末端鏈節(jié)呈流線型，能更好地適應(yīng)水文狀況。

優(yōu)選的，所述永磁體短節(jié)和線圈短節(jié)的長度設(shè)置在所應(yīng)用領(lǐng)域波浪波長的1/8-1/4之間。永磁體短節(jié)和線圈短節(jié)的長度可根據(jù)具體海洋情況設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)比波浪的半波長更短，因此能夠更好地適應(yīng)不同的波浪形狀，同時能夠在有限的波浪能發(fā)電裝置長度內(nèi)布置盡可能多的換能系統(tǒng)，進(jìn)一步提高單位體積的發(fā)電量。

有益效果：本發(fā)明提供的一種鉸接式鏈條形波浪能發(fā)電裝置，相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、環(huán)保高效、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，能夠更好地適應(yīng)不同的波浪形狀，并進(jìn)一步提高了能量轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種鉸接式鏈條形波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種鉸接式鏈條形波浪能發(fā)電裝置中短節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中包括：1、纜繩，2、電纜，3、末端鏈節(jié)，4、永磁體短節(jié)，5、線圈短節(jié)，4-1、永磁體陣列，4-2、永磁體短節(jié)減重空腔，4-3、轉(zhuǎn)軸，5-1、線圈陣列，5-2、線圈短節(jié)減重空腔，5-3、轉(zhuǎn)軸孔，5-4、電能處理及儲能裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

如圖1所示為一種鉸接式鏈條形波浪能發(fā)電裝置，包括至少一個裝載有永磁體的永磁體短節(jié)4和至少一個裝載有線圈的線圈短節(jié)5(永磁體短節(jié)4和線圈短節(jié)5的具體數(shù)量根據(jù)實(shí)際需要確定，圖中僅示出8個)，永磁體短節(jié)4和線圈短節(jié)5呈鏈節(jié)狀且交替鉸接成長條狀；該裝置長度方向上的一端通過纜繩1安裝于海床、河流或者湖泊底，其另一端為自由端，整個裝置隨波浪波動。

本實(shí)施例中，該裝置的安裝端設(shè)置有用于輸電的電纜2，自由端的末端鏈節(jié)3呈流線型。

如圖2所示，所述永磁體短節(jié)4中部設(shè)置有永磁體短節(jié)減重空腔4-2，永磁體短節(jié)4長度方向上的兩端各設(shè)置有一個凸起部，凸起部上設(shè)置有垂直于長度方向的轉(zhuǎn)軸4-3；所述線圈短節(jié)5中部設(shè)置有線圈短節(jié)減重空腔5-2，線圈短節(jié)5長度方向上的兩端各設(shè)置有一個凹陷部，凹陷部兩側(cè)設(shè)置有垂直于長度方向的轉(zhuǎn)軸孔5-3；所述凸起部與凹陷部相適配，并通過轉(zhuǎn)軸4-3和轉(zhuǎn)軸孔5-3的配合實(shí)現(xiàn)凸起部與凹陷部的鉸接；

以轉(zhuǎn)軸4-3為中心軸線，凸起部在其與凹陷部相配合的一側(cè)設(shè)置有圓弧形排布的永磁體陣列4-1，凹陷部在其與凸起部相配合的一側(cè)設(shè)置有圓弧形排布的線圈陣列5-1；

所述線圈短節(jié)減重空腔5-2內(nèi)設(shè)置有電能處理及儲能裝置5-4，電能處理及儲能裝置5-4與線圈陣列5-1相連；電能處理及儲能裝置5-4通過電纜2向外網(wǎng)輸電。

本實(shí)施例中，所述永磁體短節(jié)4和線圈短節(jié)5長度方向上的端部均呈圓弧狀；所述永磁體陣列4-1采用Halbach永磁陣列，使其形成的磁場沿圓弧方向成正弦波分布，線圈陣列5-1中線圈的間距則設(shè)置為該正弦波的半波長；所述永磁體短節(jié)4和線圈短節(jié)5的長度設(shè)置在所應(yīng)用領(lǐng)域波浪波長的1/8-1/4之間。

本發(fā)明中鉸接式鏈條形波浪能發(fā)電裝置的長度、永磁體短節(jié)4和線圈短節(jié)5的數(shù)量、形狀、長度，以及末端鏈節(jié)3的構(gòu)型可根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行靈活選擇和合理設(shè)計(jì)。

本發(fā)明的具體實(shí)施方式如下：

工作過程中，在波浪驅(qū)動下，各相鄰的永磁體短節(jié)4和線圈短節(jié)5之間會通過轉(zhuǎn)軸4-3和轉(zhuǎn)軸孔5-3發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，使得其裝載的永磁體陣列4-1和線圈陣列5-1構(gòu)成的換能系統(tǒng)工作，線圈陣列5-1中的各線圈磁鏈隨著相對轉(zhuǎn)動發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個交變電能通過電能處理及儲能裝置5-4處理成穩(wěn)定的直流電壓信號并儲存起來，通過輸電電纜2能夠進(jìn)一步將電能處理及儲能裝置5-4中儲存的電能輸送到用電器或者接入電網(wǎng)使用。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。