一种多自由度解耦的波浪能发电装置及其工作方法

本申请涉及波浪能发电，特别涉及一种多自由度解耦的波浪能发电装置及其工作方法。

背景技术：

1、海洋储存着如风能、波浪能、潮汐能，地热能等诸多可再生的清洁能源。其中，波浪能具备能量密度高、分布广泛且储量大的优点，利用波浪能发电对保障能源供应与缓解能源紧缺现象具有重要现实意义。

2、目前，市面上存在的波浪能发电装置，一般是在浮体上安装发电机构，当浮体随波浪影响而上下移动时，能够驱动发电机构进行发电，从而将波浪能转化为电能。但是，此种发电装置的发电机构运动方向单一，只能对垂荡方向的波浪能进行转化，并没有吸收波浪中纵荡、横荡、纵摇和横摇方向的能量，能量转换效率仍有待提高。对于一些具有多个活动自由度的波浪能发电装置，由于这些波浪能发电装置缺乏对发电模组与多自由度浮体耦合运动的考虑，使得发电模组在一些方向的时变位移甚至会变成其他方向的载荷，因而导致能量转换效率的损失。

技术实现思路

1、本申请的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种多自由度解耦的波浪能发电装置及其工作方法，能够吸收波浪能中各个方向的能量，避免各个方向运动的相互影响，从而提升能量转换效率。

2、根据本申请第一方面实施例，提供一种多自由度解耦的波浪能发电装置，包括：

3、浮体；

4、活动架；

5、垂荡发电模组，所述垂荡发电模组包括垂荡发电机、垂荡丝杆筒和垂荡丝杆，所述垂荡丝杆筒与所述活动架铰接，所述垂荡丝杆与所述垂荡丝杆筒螺纹连接，所述垂荡发电机安装于所述浮体且其旋转轴与所述垂荡丝杆的端部连接；

6、纵摇发电模组，所述纵摇发电模组包括纵摇发电机和纵摇伸缩杆，所述纵摇发电机安装于所述浮体，所述纵摇伸缩杆的一端铰接至所述活动架，所述纵摇伸缩杆的另一端连接至所述纵摇发电机的旋转轴，所述纵摇发电机旋转轴的旋转方向为纵摇方向；

7、横摇发电模组，所述横摇发电模组包括横摇发电机和横摇伸缩杆，所述横摇发电机安装于所述浮体，所述横摇伸缩杆的一端铰接至所述活动架，所述横摇伸缩杆的另一端连接至所述横摇发电机的旋转轴，所述横摇发电机旋转轴的旋转方向为横摇方向；

8、其中，所述浮体受波浪驱使而发生垂荡时，所述垂荡丝杆相较于所述垂荡丝杆筒转动，进而带动所述垂荡发电机的旋转轴转动以发电；所述浮体受波浪驱使而发生纵摇时，所述纵摇伸缩杆发生摆动，进而带动所述纵摇发电机的旋转轴转动以发电；所述浮体受波浪驱使而发生横摇时，所述横摇伸缩杆发生摆动，进而带动所述横摇发电机的旋转轴转动以发电。

9、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述多自由度解耦的波浪能发电装置还包括横荡发电模组，所述横荡发电模组包括横荡发电机和横荡丝杆，所述横荡丝杆沿横荡方向延伸，所述活动架开设有与所述横荡丝杆螺纹连接的螺纹孔，所述横荡发电机的旋转轴与所述横荡丝杆的端部连接；所述浮体受波浪驱使而发生横荡时，所述横荡丝杆相较于所述活动架转动，进而带动所述横荡发电机的旋转轴转动以发电。

10、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述横荡发电模组的数量为两个，两个所述横荡丝杆相互平行且均穿过所述活动架。

11、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述多自由度解耦的波浪能发电装置还包括纵荡发电模组，所述纵荡发电模组包括纵荡发电机、纵荡丝杆和纵荡滑块，所述横荡发电机与所述纵荡滑块连接，所述纵荡丝杆沿纵荡方向延伸，所述纵荡滑块开设有与所述纵荡丝杆螺纹连接的螺纹孔，所述纵荡发电机的旋转轴与所述纵荡丝杆的端部连接；所述浮体受波浪驱使而发生纵荡时，所述纵荡丝杆相较于所述纵荡滑块转动，进而带动所述纵荡发电机的旋转轴转动以发电。

12、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述纵荡发电模组的数量为两个，两个所述纵荡滑块分别对称地设置在所述活动架的两侧，两个所述纵荡丝杆相互平行。

13、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述纵荡发电模组还包括固定基座，所述纵荡丝杆的两端均设置有所述固定基座，所述纵荡丝杆的端部与所述固定基座转动连接，所述固定基座用于与外部建筑固定连接。

14、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述纵摇发电模组的数量为两个并且分别对称地安装在所述浮体上。

15、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述横摇发电模组的数量为两个并且分别对称地安装在所述浮体上。

16、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述浮体呈半球状。

17、根据本申请第二方面实施例，提供一种针对上述多自由度解耦的波浪能发电装置的工作方法，包括垂荡发电模式、纵摇发电模式和横摇发电模式，其中：

18、所述垂荡发电模式包括：

19、当所述浮体受波浪影响而垂荡时，所述纵摇伸缩杆和所述横摇伸缩杆均随海浪作用而进行伸缩；

20、所述浮体与所述活动架的间距发生变化，所述垂荡丝杆在所述垂荡丝杆筒内转动；

21、所述垂荡丝杆带动所述垂荡发电机的旋转轴转动，从而产生电能；

22、所述纵摇发电模式包括：

23、当所述浮体受波浪影响而纵摇时，所述横摇伸缩杆随海浪作用而进行伸缩；

24、所述浮体的纵摇导致所述纵摇发电机的旋转轴相较于所述纵摇伸缩杆发生转动，从而产生电能；

25、所述横摇发电模式包括：

26、当所述浮体受波浪影响而横摇时，所述纵摇伸缩杆随海浪作用而进行伸缩；

27、所述浮体的横摇导致所述横摇发电机的旋转轴相较于所述横摇伸缩杆发生转动，从而产生电能。

28、本申请实施例的有益效果至少包括：本申请通过垂荡发电模组将浮体垂荡时的波浪能转换为电能，通过纵摇发电模组将浮体纵摇时的波浪能转换为电能，通过横摇发电模组将浮体横摇时的波浪能转换为电能，从而能够对不同方向的波浪能进行转换，而且相互之间解耦，互不影响，能够提升波浪能的转换效率。

技术特征：

1.一种多自由度解耦的波浪能发电装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的多自由度解耦的波浪能发电装置，其特征在于：所述多自由度解耦的波浪能发电装置还包括横荡发电模组，所述横荡发电模组包括横荡发电机和横荡丝杆，所述横荡丝杆沿横荡方向延伸，所述活动架开设有与所述横荡丝杆螺纹连接的螺纹孔，所述横荡发电机的旋转轴与所述横荡丝杆的端部连接；所述浮体受波浪驱使而发生横荡时，所述横荡丝杆相较于所述活动架转动，进而带动所述横荡发电机的旋转轴转动以发电。

3.根据权利要求2所述的多自由度解耦的波浪能发电装置，其特征在于：所述横荡发电模组的数量为两个，两个所述横荡丝杆相互平行且均穿过所述活动架。

4.根据权利要求2所述的多自由度解耦的波浪能发电装置，其特征在于：所述多自由度解耦的波浪能发电装置还包括纵荡发电模组，所述纵荡发电模组包括纵荡发电机、纵荡丝杆和纵荡滑块，所述横荡发电机与所述纵荡滑块连接，所述纵荡丝杆沿纵荡方向延伸，所述纵荡滑块开设有与所述纵荡丝杆螺纹连接的螺纹孔，所述纵荡发电机的旋转轴与所述纵荡丝杆的端部连接；所述浮体受波浪驱使而发生纵荡时，所述纵荡丝杆相较于所述纵荡滑块转动，进而带动所述纵荡发电机的旋转轴转动以发电。

5.根据权利要求4所述的多自由度解耦的波浪能发电装置，其特征在于：所述纵荡发电模组的数量为两个，两个所述纵荡滑块分别对称地设置在所述活动架的两侧，两个所述纵荡丝杆相互平行。

6.根据权利要求4所述的多自由度解耦的波浪能发电装置，其特征在于：所述纵荡发电模组还包括固定基座，所述纵荡丝杆的两端均设置有所述固定基座，所述纵荡丝杆的端部与所述固定基座转动连接，所述固定基座用于与外部建筑固定连接。

7.根据权利要求1所述的多自由度解耦的波浪能发电装置，其特征在于：所述纵摇发电模组的数量为两个并且分别对称地安装在所述浮体上。

8.根据权利要求1所述的多自由度解耦的波浪能发电装置，其特征在于：所述横摇发电模组的数量为两个并且分别对称地安装在所述浮体上。

9.根据权利要求1所述的多自由度解耦的波浪能发电装置，其特征在于：所述浮体呈半球状。

10.一种针对权利要求1至9中任一所述多自由度解耦的波浪能发电装置的工作方法，其特征在于，包括垂荡发电模式、纵摇发电模式和横摇发电模式，其中：

技术总结本申请公开了一种多自由度解耦的波浪能发电装置及其工作方法，本发电装置包括浮体、活动架、垂荡发电模组、纵摇发电模组和横摇发电模组。其中，浮体与波浪直接接触，其具有浮力并且能够浮在水面上；垂荡发电模组用于吸收并转化浮体垂荡时的波浪能；纵摇发电模组用于吸收并转化浮体纵摇时的波浪能；横摇发电模组用于吸收并转化浮体横摇时的波浪能。本申请通过垂荡发电模组将浮体垂荡时的波浪能转换为电能，通过纵摇发电模组将浮体纵摇时的波浪能转换为电能，通过横摇发电模组将浮体横摇时的波浪能转换为电能，从而能够对不同方向的波浪能进行转换，而且相互之间解耦，互不影响，能够提升波浪能的转换效率。技术研发人员：黄智聪,张咏行,边菁受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12