一种磁力升频式波浪能发电装置及其发电控制方法

本申请涉及可再生能源发电，尤其涉及一种磁力升频式波浪能发电装置及其发电控制方法。

背景技术：

1、随着海洋能源开发利用的快速发展，利用可再生能源发电成为趋势。现有大部分海上航标、浮标等装置依赖电池供能，电池使用寿命短，电池电量耗尽后需要定期回收更换，耗费人工成本高，迫切需要海洋能发电装置为其供能，实现电池替代。然而，目前波浪能发电装置普遍体积庞大、设备建造成本高，且其存在能量利用连续性差、输出能量密度与频率低等不足。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种磁力升频式波浪能发电装置及其发电控制方法，用于解决目前波浪能发电装置存在体积大、建造成本高、输出能量密度和频率低的技术问题。

2、为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：

3、一方面，提供了一种磁力升频式波浪能发电装置，包括壳体、储能元件、内置在所述壳体中活动的主轴以及安装在所述主轴上的第一能量转换结构和第二能量转换结构，所述储能元件安装在所述壳体内，所述储能元件用于与负载连接，所述主轴活动安装在所述壳体的中心处；

4、所述第一能量转换结构，用于将波浪能转换为机械能；

5、所述第二能量转换结构，用于将所述机械能转换为电能，并将所述电能存储至所述储能元件中；

6、所述储能元件，用于给所述负载提供动力。

7、优选地，所述壳体内设置有用于将所述第一能量转换结构与所述第二能量转换结构隔开的第一隔板，所述第一隔板通过第一轴承与所述主轴连接，所述第一隔板将所述壳体分为容纳所述第一能量转换结构的第一空间区域和容纳所述第二能量转换结构的第二空间区域。

8、优选地，所述第一能量转换结构包括集能组件和内置在所述集能组件中的涡轮，所述涡轮上设置有偶数数量的数个叶片，对应所述集能组件包括沿所述壳体四周设置且呈对称分布和中空的数个集能元件，所述集能元件的数量与所述叶片的数量相同，每个所述集能元件内盛装有至多三分之二的去离子水，每个所述集能元件上设置有收口段，对称两个所述集能元件之间通过所述收口段衔接连贯；所述涡轮固定安装在所述主轴上。

9、优选地，所述每个所述集能元件的水流出口与所述涡轮对应的叶片相切。

10、优选地，所述第二能量转换结构包括主动组件、次轴和从动组件，所述主动组件固定安装在所述主轴的末端，所述从动组件活动安装在所述次轴上。

11、优选地，所述主动组件包括主动旋转盘和包裹罩住所述主动旋转盘的第二隔板，所述第二隔板固定安装在所述第一隔板上，所述主动旋转盘上设置有呈圆周阵列分布的数个主动磁性元件，所述第二隔板的端面上设置有呈圆周阵列分布的数个调节磁矩元件，远离所述主动旋转盘的所述第二隔板外壁面上设置有沿所述主轴轴向分布的第一瓦型磁性元件，所述次轴的一端固定安装在所述第二隔板上。

12、优选地，所述从动组件包括通过第二轴承活动安装在所述次轴上的旋转升速盘和包裹罩住所述旋转升速盘的第三隔板，所述旋转升速盘的端面上设置有数个从动磁性元件，所述旋转升速盘的侧壁面上设置有与所述第一瓦型磁性元件在同一中心线上的发电元件；所述第三隔板安装在所述次轴的另一端且所述第三隔板的末端固定安装在所述第一隔板上，所述第三隔板的侧壁面上设置有与所述第一瓦型磁性元件在同一中心线上的第二瓦型磁性元件。

13、优选地，所述调节磁矩元件的数量为所述主动磁性元件数量与所述从动磁性元件数量之和的四分之一；所述主动磁性元件与所述从动磁性元件的数量比作为所述旋转升速盘的升速比。

14、又一方面，提供了一种磁力升频式波浪能发电装置的发电控制方法，应用于上述所述的磁力升频式波浪能发电装置上，该发电控制方法包括以下步骤：

15、通过外力驱动集能元件转动，所述集能元件内去离子水移动驱动涡轮转动而带动主轴和安装在所述主轴上的主动旋转盘转动；

16、通过调节磁矩元件调整设置在所述主动旋转盘上主动磁性元件的磁场旋转方向与所述主动旋转盘转动方向相反，得到主磁场；

17、所述主磁场对从动磁性元件的固有磁场波峰产生斥力，所述从动磁性元件朝所述主动磁性元件旋转相反方向的旋转而驱动旋转升速盘转动，带动设置在所述旋转升速盘上的发电元件切割第一瓦型磁性元件和第二瓦型磁性元件的磁感线，得到电能并将所述电能存储至储能元件。

18、优选地，所述从动磁性元件朝所述主动磁性元件旋转相反方向的旋转过程中，该发电控制方法包括：所述主动磁性元件的位移波长数量与所述从动磁性元件的位移波长数量相等，所述从动磁性元件的位移波长长度大于所述主动磁性元件的位移波长长度。

19、该磁力升频式波浪能发电装置及其发电控制方法，该磁力升频式波浪能发电装置，包括壳体、储能元件、内置在壳体中活动的主轴以及安装在主轴上的第一能量转换结构和第二能量转换结构，储能元件安装在壳体内，储能元件用于与负载连接，主轴活动安装在壳体的中心处；第一能量转换结构用于将波浪能转换为机械能；第二能量转换结构用于将机械能转换为电能，并将电能存储至储能元件中；储能元件用于给负载提供动力。从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：该磁力升频式波浪能发电装置的制作简易、结构紧凑且轻巧和建造成本低；通过第一能量转换结构将低频、低连续性的波浪能转化成高频连续的机械能，更好地适应波浪能变化的随机特性，改善电能质量，实现连续稳定高效的波浪能电能转化；应用电磁感应原理通过第二能量转换结构将机械能转换为电能发电，满足负载的用电需求，不需要频繁更换和回收电池，降低人工成本，解决了目前波浪能发电装置存在体积大、建造成本高、输出能量密度和频率低的技术问题。

技术特征：

1.一种磁力升频式波浪能发电装置，其特征在于，包括壳体、储能元件、内置在所述壳体中活动的主轴以及安装在所述主轴上的第一能量转换结构和第二能量转换结构，所述储能元件安装在所述壳体内，所述储能元件用于与负载连接，所述主轴活动安装在所述壳体的中心处；

2.根据权利要求1所述的磁力升频式波浪能发电装置，其特征在于，所述壳体内设置有用于将所述第一能量转换结构与所述第二能量转换结构隔开的第一隔板，所述第一隔板通过第一轴承与所述主轴连接，所述第一隔板将所述壳体分为容纳所述第一能量转换结构的第一空间区域和容纳所述第二能量转换结构的第二空间区域。

3.根据权利要求1所述的磁力升频式波浪能发电装置，其特征在于，所述第一能量转换结构包括集能组件和内置在所述集能组件中的涡轮，所述涡轮上设置有偶数数量的数个叶片，对应所述集能组件包括沿所述壳体四周设置且呈对称分布和中空的数个集能元件，所述集能元件的数量与所述叶片的数量相同，每个所述集能元件内盛装有至多三分之二的去离子水，每个所述集能元件上设置有收口段，对称两个所述集能元件之间通过所述收口段衔接连贯；所述涡轮固定安装在所述主轴上。

4.根据权利要求3所述的磁力升频式波浪能发电装置，其特征在于，所述每个所述集能元件的水流出口与所述涡轮对应的叶片相切。

5.根据权利要求2所述的磁力升频式波浪能发电装置，其特征在于，所述第二能量转换结构包括主动组件、次轴和从动组件，所述主动组件固定安装在所述主轴的末端，所述从动组件活动安装在所述次轴上。

6.根据权利要求5所述的磁力升频式波浪能发电装置，其特征在于，所述主动组件包括主动旋转盘和包裹罩住所述主动旋转盘的第二隔板，所述第二隔板固定安装在所述第一隔板上，所述主动旋转盘上设置有呈圆周阵列分布的数个主动磁性元件，所述第二隔板的端面上设置有呈圆周阵列分布的数个调节磁矩元件，远离所述主动旋转盘的所述第二隔板外壁面上设置有沿所述主轴轴向分布的第一瓦型磁性元件，所述次轴的一端固定安装在所述第二隔板上。

7.根据权利要求6所述的磁力升频式波浪能发电装置，其特征在于，所述从动组件包括通过第二轴承活动安装在所述次轴上的旋转升速盘和包裹罩住所述旋转升速盘的第三隔板，所述旋转升速盘的端面上设置有数个从动磁性元件，所述旋转升速盘的侧壁面上设置有与所述第一瓦型磁性元件在同一中心线上的发电元件；所述第三隔板安装在所述次轴的另一端且所述第三隔板的末端固定安装在所述第一隔板上，所述第三隔板的侧壁面上设置有与所述第一瓦型磁性元件在同一中心线上的第二瓦型磁性元件。

8.根据权利要求7所述的磁力升频式波浪能发电装置，其特征在于，所述调节磁矩元件的数量为所述主动磁性元件数量与所述从动磁性元件数量之和的四分之一；所述主动磁性元件与所述从动磁性元件的数量比作为所述旋转升速盘的升速比。

9.一种磁力升频式波浪能发电装置的发电控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任意一项所述的磁力升频式波浪能发电装置上，该发电控制方法包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的磁力升频式波浪能发电装置的发电控制方法，其特征在于，所述从动磁性元件朝所述主动磁性元件旋转相反方向的旋转过程中，该发电控制方法包括：所述主动磁性元件的位移波长数量与所述从动磁性元件的位移波长数量相等，所述从动磁性元件的位移波长长度大于所述主动磁性元件的位移波长长度。

技术总结本申请涉及一种磁力升频式波浪能发电装置及其发电控制方法，该装置包括壳体、储能元件、主轴、第一能量转换结构和第二能量转换结构，储能元件安装在壳体内，储能元件用于与负载连接，主轴活动安装在壳体的中心处；第一能量转换结构用于将波浪能转换为机械能；第二能量转换结构用于将机械能转换为电能并将电能存储至储能元件中；储能元件用于给负载提供动力。该装置的制作简易、结构紧凑且轻巧和建造成本低；通过第一能量转换结构将低频、低连续性的波浪能转化成高频连续的机械能，更好地适应波浪能变化的随机特性，改善电能质量，实现连续稳定高效的波浪能电能转化；通过第二能量转换结构将机械能转换为电能发电，满足负载的用电需求。技术研发人员：郭淑婷,吴翠婷,黄祥,李晓宁,李军,陈晓军,吴步进受保护的技术使用者：广东海洋大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27