本实用新型专利技术公开了一种基于电磁感应原理的波浪能俘能装置，包括振动杆，振动杆上套设有永磁铁，振动杆设置于壳体内；壳体为空腔结构，壳体内固定有线圈，线圈与永磁铁同轴且具有空隙；振动杆在永磁铁两侧的位置固定有上轴环和下轴环，轴环靠近壳体内壁的振动杆上套设有上弹簧和下弹簧；壳体上开设有与振动杆外径相匹配的滑槽，振动杆的一端设置于滑槽内，振动杆的另一端穿出壳体固定连接浮漂；壳体远离浮漂的一端活动连接有底座。其可用于俘获海洋浅岸处的波浪能，并将其由机械能转化为电能，存储在电池中或直接为小型灯塔等设备供电。作为一种绿色能源的获取方式，具有结构简单，不易损坏，易于推广的优点。易于推广的优点。易于推广的优点。
【技术实现步骤摘要】
基于电磁感应原理的波浪能俘能装置
[0001]本技术属于可再生能源
，涉及一种基于电磁感应原理的波浪能俘能装置。
技术介绍
[0002]能量俘获指的是通过一定结构和系统收集环境中的其他能量并将其转化为可被利用的电能的技术。所谓的波浪能主要是指水域表面波浪所具有的动能和势能，其能量密度巨大，并且广泛存在于江河湖海中，全世界波浪能的理论估算值为10^9kW量级。中国海岸大部分的平均波浪功率密度为2
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7kW/m^2，所以利用波浪能发电的专利技术和学术研究层出不穷。
[0003]目前根据能量转化原理，波浪能俘获装置可以分为压电式，静电式，摩擦电式和电磁式。其中电磁式利用电磁感应原理俘获波浪能：通过设计传动机构，将波浪的运动转化为磁铁与闭合线圈的相对运动，从而产生电能。目前已有的电磁式波浪能俘获装置的能量转化核心主要还是由转子和定子组成的旋转式发电机，因此不可避免地存在结构复杂，容易损坏的缺点。如何通过新的装置不需要将波浪的起伏运动转化为转子旋转运动，但同样达到俘能的目的是目前的重点难题。
技术实现思路
[0004]本技术的目的是提供一种基于电磁感应原理的波浪能俘能装置，通过弹簧振子的共振，突破了传统旋转式发电机的运动转化模式。
[0005]本技术所采用的技术方案是一种基于电磁感应原理的波浪能俘能装置，包括振动杆，振动杆上套设有永磁铁，振动杆设置于壳体内；壳体为空腔结构，壳体内固定有线圈，线圈与永磁铁同轴且具有空隙；振动杆在永磁铁两侧的位置固定有上轴环和下轴环，上轴环和下轴环靠近壳体内壁的振动杆上套设有上弹簧和下弹簧；壳体上开设有与振动杆外径相匹配的滑槽，振动杆的一端设置于滑槽内，振动杆的另一端穿出壳体固定连接浮漂；壳体远离浮漂的一端活动连接有底座。
[0006]本技术的特点还在于：
[0007]线圈的长度不小于永磁铁的长度。
[0008]上轴环与下轴环的间距和自由状态下的上弹簧与下弹簧的长度之和大于壳体的内腔长度。
[0009]振动杆穿出壳体的一端为球状结构，通过球铰套铰接，球铰套上固定连接浮漂。
[0010]壳体远离浮漂的一端固定连接有底座铰头，底座上开设有球形凹槽，底座铰头与底座通过球铰套铰接。
[0011]壳体是内部为空腔的结构。
[0012]壳体上穿出振动杆的开口处安装有直线轴承。
[0013]壳体的开口处与直线轴承之间设置有密封装置。
[0014]壳体的内壁开设有与线圈所匹配的凹槽，线圈安装于凹槽内。
[0015]本技术的波浪能俘能装置，用于俘获海洋浅岸处的波浪能，并将其由机械能转化为电能，存储在电池中或直接为小型灯塔等设备供电。作为一种绿色能源的获取方式，具有结构简单，不易损坏，易于推广的优点。
附图说明
[0016]图1是本技术基于电磁感应原理的波浪能俘能装置的结构示意图；
[0017]图2是本技术基于电磁感应原理的波浪能俘能装置的振动杆的结构示意图。
[0018]图中，1.振动杆，2.永磁铁，3.壳体，4.线圈，5.上轴环，6.下轴环，7.上弹簧，8.下弹簧，9.浮漂，10.底座，11.底座铰头，12.球铰套。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。
[0020]如图1所示，本技术基于电磁感应原理的波浪能俘能装置，包括浮漂9、球铰套12、壳体3、上弹簧7、上轴环5、线圈4、永磁铁2、振动杆1、下轴环6、下弹簧8、底座铰头11和底座10。具体结构为：包括振动杆1，振动杆1上套设有永磁铁2，振动杆1设置于壳体3内；壳体3为空腔结构，壳体3内固定有线圈4，线圈4与永磁铁2同轴且具有空隙。
[0021]如图2所示，振动杆1在永磁铁2两侧的位置固定有上轴环5和下轴环6，上轴环5和下轴环6靠近壳体3内壁的振动杆1上套设有上弹簧7和下弹簧8；壳体3上开设有与振动杆1外径相匹配的滑槽，振动杆1的一端设置于滑槽内，振动杆1的另一端穿出壳体3固定连接浮漂9；壳体3远离浮漂9的一端活动连接有底座10。
[0022]其中，线圈4的长度不小于永磁铁2的长度。这是因为当振动杆1振动时，其上的永磁铁2与线圈4发生相对运动，从而在线圈4里产生感应电流，感应电流经导线引出整流后存储在电池中。线圈4的长度不小于永磁铁2的长度，这样保证在永磁铁2上下移动时均在线圈4的覆盖范围内，从而持续产生电流。
[0023]未安装在壳体3内时，自由状态下的上弹簧7的长度、下弹簧8的长度，以及上轴环5与下轴环6的间距三者之和大于壳体3的内腔长度。在振动杆1静止时，安装在壳体内上的弹簧7与下弹簧8皆处于预压缩状态。此时，上弹簧与7的长度、下弹簧8的长度，以及上轴环5与下轴环6的间距三者之和等于壳体3的内腔长度。在振动杆1受到外界轴向力的扰动时，在轴向力和弹簧的弹性力的作用下，振动杆1将发生振动。
[0024]振动杆1穿出壳体3的一端为球状结构，通过球铰套12铰接，球铰套12上固定连接浮漂9。壳体3远离浮漂9的一端固定连接有底座铰头11，底座10上开设有球形凹槽，底座铰头11与底座10通过球形凹槽铰接。装置两端皆由球铰连接，使得浮漂9随波浪浮动时，装置只承受轴向拉力。
[0025]壳体3是内部为空腔的结构，可以减少装置整体在海洋内的阻力。
[0026]壳体3上穿出振动杆1的开口处安装有直线轴承，从而保证振动杆1的自由移动，延长装置的使用寿命。且设有密封装置，防止水进入壳体内部。
[0027]本装置的浮漂9漂在海面上，与浮漂固联的球铰套12与振动杆1通过二者配合形成的球铰连接在一起，振动杆1的中下端安装在壳体3的内部；上弹簧7的两端分别安装在振动
杆1的上轴环5与壳体3上而被固定；下弹簧8的两端分别安装在振动杆1的下轴环6和壳体3上而被固定；永磁铁2安装在振动杆1的上轴环5与下轴环6中间；线圈4安装在壳体3的内壁相应的槽内；壳体3通过与其固联的底座铰头11和底座10配合形成的球铰连接；底座10固定在海床上。
[0028]漂浮在海面上的浮漂9受到波浪的作用而随海面上下浮动，从而对振动杆1产生轴向力扰动。由于振动杆1具有轴环结构，且上轴环5与下轴环6的间距和上弹簧7与下弹簧8的长度之和大于壳体3的内腔长度，所以在振动杆1静止时，上弹簧7与下弹簧8皆处于压缩状态，受到轴向力扰动的振动杆1在轴向力和上弹簧7与下弹簧8的弹性力的作用下将发生振动。于是安装在振动杆1上的永磁铁2与线圈4将发生相对运动，从而在线圈4里产生感应电流，感应电流经导线引出整流后存储在电池中。
[0029]本技术装置的设计方案是在将底座固定在海底预制的基础上，振动杆取适当的长度使得浮漂能浮在海面，振动杆1、上弹簧7、下弹簧8可简化为单自由度弹簧振子系统，通过选取合适的振动杆质量和弹簧刚度，可以使系统的固有频率和波浪激励频率相匹配，从而使得系统在共振频率下工作，以期得到更大输出功率。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于电磁感应原理的波浪能俘能装置，其特征在于，包括振动杆(1)，所述振动杆(1)上套设有永磁铁(2)，所述振动杆(1)设置于壳体(3)内；所述壳体(3)为空腔结构，所述壳体(3)内固定有线圈(4)，所述线圈(4)与永磁铁(2)同轴且具有空隙；所述振动杆(1)在永磁铁(2)两侧的位置固定有上轴环(5)和下轴环(6)，所述上轴环(5)和下轴环(6)靠近壳体内壁的振动杆上套设有上弹簧(7)和下弹簧(8)；所述壳体(3)上开设有与振动杆(1)外径相匹配的滑槽，所述振动杆(1)的一端设置于滑槽内，所述振动杆(1)的另一端穿出壳体(3)固定连接浮漂(9)；所述壳体(3)远离浮漂(9)的一端活动连接有底座(10)。2.根据权利要求1所述的基于电磁感应原理的波浪能俘能装置，其特征在于，所述线圈(4)的长度不小于永磁铁(2)的长度。3.根据权利要求1所述的基于电磁感应原理的波浪能俘能装置，其特征在于，所述上轴环(5)与下轴环(6)的间距和自由状态下的上弹簧(7)与下弹簧(8)的长度之和大于壳体的内腔长度。4.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：王芳隆，张咏琪，周生喜，徐艳龙，
申请(专利权)人：西北工业大学深圳研究院，
类型：新型
国别省市：
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