專利名稱：非接觸式能量傳遞系統(tǒng)的直接驅(qū)動(dòng)型波浪能量轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及波浪能發(fā)電裝置，尤其是涉及一種具有非接觸式能量傳遞系統(tǒng) 的直接驅(qū)動(dòng)型波浪能量轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
波浪能是海洋中分布最廣、能量密度最大的可再生能源，成功且高效率的 利用波浪能為海洋設(shè)備和海島居民提供電力在海洋勘探、漁業(yè)開發(fā)和海洋軍事 方面有著重要的意義。因此，長久以來，人們?cè)O(shè)計(jì)過各式各樣的、以波浪作為 動(dòng)力能源的發(fā)電裝置，如漂浮式波浪能發(fā)電裝置、浮體下掛液壓缸式波浪能發(fā) 電裝置等，而目前這些海洋波浪能利用系統(tǒng)中，其能量轉(zhuǎn)換的工作流程大都是 以液壓或氣壓作為中間介質(zhì)轉(zhuǎn)換的，這種方式在實(shí)際運(yùn)行中易損壞，存在著可
靠性不高、維護(hù)成本大等問題；而直接使用磁電式或壓電式而不借助機(jī)械裝置 或其他中間介質(zhì)轉(zhuǎn)換的波浪(波動(dòng))發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，由于中國海域附近波浪 能量密度相對(duì)較低，同時(shí)直線電機(jī)技術(shù)不夠成熟，在實(shí)踐中同樣存在著工作效 率低，易損壞，可靠性不高等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種非接觸式能量傳遞系統(tǒng)的直接驅(qū)動(dòng)型波浪能量轉(zhuǎn) 換裝置。利用非接觸式能量傳遞系統(tǒng)和動(dòng)力輸出裝置可以將波浪能產(chǎn)生的直線 運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而避免了以液壓或氣壓作為中間介質(zhì)的中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)， 也避免了使用技術(shù)上還不夠成熟的直線電機(jī)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和效率。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
在導(dǎo)軌上裝有內(nèi)側(cè)設(shè)有環(huán)形護(hù)鐵的外浮筒，外浮筒能在導(dǎo)軌上作上下直線 移動(dòng)，在導(dǎo)軌的內(nèi)腔體中裝有滾珠絲杠，滾珠絲杠的上端連接單向離合器，單 向離合器連接永磁同步發(fā)電機(jī)，滾珠絲杠的下端連接于內(nèi)腔體底端，內(nèi)腔體底 端通過柔性鋼索錨定于海底，在滾珠絲杠外裝有圓環(huán)柱體形永磁體，在圓環(huán)柱 體形永磁體兩端面分別裝有滾珠螺母，滾珠絲杠與滾珠螺母構(gòu)成螺旋傳動(dòng)的滾 珠絲杠副，環(huán)形護(hù)鐵與圓環(huán)柱體形永磁體之間形成環(huán)形空隙，靠近柔性鋼索端 的導(dǎo)軌上設(shè)置外浮筒限位支架。
所述的外浮筒內(nèi)的環(huán)形護(hù)鐵為整體環(huán)形護(hù)鐵或間隔分布的環(huán)行護(hù)鐵。 所述的圓環(huán)柱體形永磁體為多個(gè)軸向排列的永磁體，間隔分布的環(huán)形護(hù)鐵與裝在滾珠絲杠中的圓環(huán)柱體形永磁體的磁極一一相對(duì)應(yīng)。 本發(fā)明具有的有益效果是-
本發(fā)明提供的非接觸式能量傳遞系統(tǒng)可以將波浪能產(chǎn)生的直線運(yùn)動(dòng)直接高 效地轉(zhuǎn)換成簡單快速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)永磁同步發(fā)電機(jī)工作，從而避免了以液壓 或氣壓作為中間介質(zhì)的中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，也避免了使用技術(shù)上還不夠成熟的直線 電機(jī)，提高了整個(gè)波浪能量轉(zhuǎn)換裝置的可靠性和效率。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2是二種不同結(jié)構(gòu)的環(huán)形護(hù)鐵布置圖；其中圖2.a表示整體環(huán)形護(hù)鐵結(jié)構(gòu) 示意圖，圖2.b表示間隔分布的環(huán)形護(hù)鐵結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、永磁同步發(fā)電機(jī)，2、單向離合器，3、內(nèi)腔體，4、環(huán)形護(hù)鐵，5、 圓環(huán)柱體形永磁體，6、滾珠螺母，7、滾珠絲杠，8、導(dǎo)軌，9、外浮筒，10、 限位支架，11、柔性鋼索，N和S表示永磁體及其磁極方向。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
如圖1所示，本發(fā)明在導(dǎo)軌8上裝有內(nèi)側(cè)設(shè)有環(huán)形護(hù)鐵4的外浮筒9，外浮 筒9能在導(dǎo)軌8上作上下直線移動(dòng)，在導(dǎo)軌8的內(nèi)腔體3中裝有滾珠絲杠7，滾 珠絲杠7的上端連接單向離合器2，單向離合器2連接永磁同步發(fā)電機(jī)1，滾珠 絲杠的下端連接于內(nèi)腔體底端，內(nèi)腔體底端通過柔性鋼索11錨定于海底，在滾 珠絲杠7外裝有圓環(huán)柱體形永磁體5，在圓環(huán)柱體形永磁體5兩端面分別裝有滾 珠螺母6，滾珠絲杠7與滾珠螺母6構(gòu)成以絲杠和螺母間以滾珠為滾動(dòng)體的螺旋 傳動(dòng)的滾珠絲杠副，環(huán)形護(hù)鐵4與圓環(huán)柱體形永磁體5之間形成環(huán)形空隙，靠 近柔性鋼索11端的導(dǎo)軌8上設(shè)置外浮筒9限位支架10。內(nèi)腔體底端通過柔性鋼 索ll錨定于海底，當(dāng)外浮筒9隨著波浪能浮動(dòng)時(shí)，既可以吸收垂直方向上波浪 能的勢(shì)能，又可以吸收水平方向上波浪能的動(dòng)能。
本實(shí)施例的工作原理是圓環(huán)柱體形永磁體5軸向?qū)α蓸O壓縮磁通量呈 輻射狀通過環(huán)形護(hù)鐵4。當(dāng)外浮筒9隨著波浪能浮動(dòng)時(shí)，緊密依附在外浮筒的內(nèi) 壁側(cè)的環(huán)形護(hù)鐵4就沿著內(nèi)腔體3外表面的導(dǎo)軌8而相對(duì)滑移，這樣在由環(huán)形 護(hù)鐵4和多個(gè)軸向排列的圓環(huán)柱體形永磁體5組成的非接觸式能量傳遞系統(tǒng)的 磁場作用下產(chǎn)生的磁場力就會(huì)牽動(dòng)圓環(huán)柱體形永磁體5并帶動(dòng)滾珠螺母6跟隨 運(yùn)動(dòng)。這樣波浪能作用于外浮筒9上的浮力就在磁場的作用下通過非接觸式能 量傳遞系統(tǒng)而作用于滾珠螺母6，滾珠螺母6體上的滾珠經(jīng)由滾珠絲杠7通過單向離合器2將外浮筒的線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成滾珠絲杠7軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)單 向離合器2另一端聯(lián)接的永磁同步發(fā)電機(jī)1軸作單向旋轉(zhuǎn)工作發(fā)電。其中單向 離合器2的作用是實(shí)現(xiàn)扭矩只朝一個(gè)方向傳輸，保證永磁同步發(fā)電機(jī)1單向旋 轉(zhuǎn)工作發(fā)電，而限位支架10的作用是限位托起外浮筒9，保證外浮筒9平穩(wěn)地 運(yùn)行在一定高度上。
根據(jù)本發(fā)明所述的一種非接觸式能量傳遞系統(tǒng)的直接驅(qū)動(dòng)型波浪能量轉(zhuǎn)換 裝置，其"直接"驅(qū)動(dòng)型是指由滾珠絲杠7和滾珠螺母6構(gòu)成的滾珠絲杠副、 單向離合器2和永磁同步發(fā)電機(jī)1組成的動(dòng)力輸出裝置，其中組成動(dòng)力輸出裝 置的各部件全都封裝密閉于內(nèi)腔體3中。本發(fā)明可以通過滾珠絲杠副和非接觸 式能量傳遞系統(tǒng)直接將波浪能作用在外浮筒上的線性速率和推力以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的 形式傳遞到永磁同步發(fā)電機(jī)1上而無需經(jīng)過任何以液壓或氣壓作為中間介質(zhì)的 中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。
如圖2所示，非接觸式能量傳遞系統(tǒng)是由環(huán)形護(hù)鐵4和多個(gè)軸向排列的圓 環(huán)柱體形永磁體5組成，兩者之間有環(huán)形空隙，是非接觸式，故當(dāng)遇到惡劣的 暴風(fēng)雨而波浪能量轉(zhuǎn)換裝置承受極端過載負(fù)荷時(shí)，間隔分布的環(huán)形護(hù)鐵4就會(huì) 滑移出非接觸式能量傳遞系統(tǒng)的磁場作用范圍而僅受波浪能的上下浮力作用， 因此系統(tǒng)不容易損壞。由于在整個(gè)能量傳遞系統(tǒng)中沒有導(dǎo)電材料，所以不存在 發(fā)熱效應(yīng)的問題。其中圓環(huán)柱體形永磁體5由燒結(jié)釹鐵硼(NdFeB)材料制成， 環(huán)形護(hù)鐵是由護(hù)鐵材料制成，環(huán)形護(hù)鐵4和圓環(huán)柱體形永磁體5相互作用產(chǎn)生 的磁場可實(shí)現(xiàn)非接觸式的機(jī)械推力傳遞。環(huán)形護(hù)鐵4緊密依附在由聚氯乙烯材 料制成的外浮筒9的內(nèi)壁側(cè)，環(huán)形護(hù)鐵4有整體環(huán)形護(hù)鐵或間隔分布的環(huán)形護(hù) 鐵兩種結(jié)構(gòu)可供選擇。
本發(fā)明所述的由滾珠螺母6和滾珠絲杠7構(gòu)成的滾珠絲杠副，單向離合器 均為標(biāo)準(zhǔn)件，可在市場上選購得到。
權(quán)利要求
1. 一種非接觸式能量傳遞系統(tǒng)的直接驅(qū)動(dòng)型波浪能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于在導(dǎo)軌(8)上裝有內(nèi)側(cè)設(shè)有環(huán)形護(hù)鐵(4)的外浮筒(9)，外浮筒(9)能在導(dǎo)軌(8)上作上下直線移動(dòng)，在導(dǎo)軌(8)的內(nèi)腔體(3)中裝有滾珠絲杠(7)，滾珠絲杠(7)的上端連接單向離合器(2)，單向離合器(2)連接永磁同步發(fā)電機(jī)(1)，滾珠絲杠(7)的下端連接于內(nèi)腔體底端，內(nèi)腔體底端通過柔性鋼索(11)錨定于海底，在滾珠絲杠(7)外裝有圓環(huán)柱體形永磁體(5)，在圓環(huán)柱體形永磁體(5)兩端面分別裝有滾珠螺母(6)，滾珠絲杠(7)與滾珠螺母(6)構(gòu)成螺旋傳動(dòng)的滾珠絲杠副，環(huán)形護(hù)鐵(4)與圓環(huán)柱體形永磁體(5)之間形成環(huán)形空隙，靠近柔性鋼索(11)端的導(dǎo)軌(8)上設(shè)置外浮筒(9)限位支架(10)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有非接觸式能量傳遞系統(tǒng)的直接驅(qū)動(dòng)型波 浪能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的外浮筒(9)內(nèi)的環(huán)形護(hù)鐵(4)為整體環(huán)形護(hù) 鐵或間隔分布的環(huán)形護(hù)鐵。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有非接觸式能量傳遞系統(tǒng)的直接驅(qū)動(dòng) 型波浪能量裝置，其特征在于所述的圓環(huán)柱體形永磁體(5)為多個(gè)軸向排列的 永磁體，間隔分布的環(huán)形護(hù)鐵(4)與裝在滾珠絲杠(7)外的圓環(huán)柱體形永磁體(5) 的磁極一一相對(duì)應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非接觸式能量傳遞系統(tǒng)的直接驅(qū)動(dòng)型波浪能量轉(zhuǎn)換裝置。包括由圓環(huán)柱體形永磁體和環(huán)形護(hù)鐵組成的非接觸式能量傳遞系統(tǒng)、外浮筒、內(nèi)腔體、柔性鋼索、導(dǎo)軌、限位支架以及由滾珠絲杠、滾珠螺母、單向離合器和永磁同步發(fā)電機(jī)組成的動(dòng)力輸出裝置等構(gòu)成。本發(fā)明提供的非接觸式能量傳遞系統(tǒng)可以將波浪能產(chǎn)生的直線運(yùn)動(dòng)直接高效地轉(zhuǎn)換成簡單快速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)永磁同步發(fā)電機(jī)工作，從而避免了以液壓或氣壓作為中間介質(zhì)的中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，也避免了使用技術(shù)上還不夠成熟的直線電機(jī)，提高了整個(gè)波浪能量轉(zhuǎn)換裝置的可靠性和效率。
文檔編號(hào)F03B13/16GK101285449SQ200810061810
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日
發(fā)明者劉宏偉, 張大海, 偉 李, 林勇剛 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)