一種漂浮諧振式海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型適用于海洋波浪能源發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種漂浮諧振式海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其波能捕獲器成為不倒翁式的漂浮物，波能捕獲器為由有機(jī)玻璃材料和溶劑膠粘結(jié)而成的殼體，無需設(shè)計(jì)及制造模具，整體強(qiáng)度高，諧振式感生電機(jī)通過滾動(dòng)軸承設(shè)置在波能捕獲器的內(nèi)部，并采用海浪電諧振直驅(qū)發(fā)電方式將波能捕獲器所獲得的波能轉(zhuǎn)換為電能，波能轉(zhuǎn)換效率及工作可靠性高；該海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置可用于探索和驗(yàn)證波浪能發(fā)電技術(shù)中波能捕獲規(guī)律及能量轉(zhuǎn)換效率的規(guī)律，造價(jià)低廉，可手工加工制作，既可用于海浪發(fā)電的科研實(shí)驗(yàn)，也可用于高校相關(guān)技術(shù)課程以及普通高中《通用技術(shù)》課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)用性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的推廣與應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】一種漂浮諧振式海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于海洋波浪能源發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種漂浮諧振式海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]海浪波浪能轉(zhuǎn)換過程是海洋能轉(zhuǎn)換中最復(fù)雜的過程，其主要科學(xué)問題在于:(I)波浪具有的隨機(jī)性造成能流不穩(wěn)定，設(shè)計(jì)者難以確定波浪能裝置各級(jí)轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)點(diǎn)；(2)波浪的多向往復(fù)性運(yùn)動(dòng)，使設(shè)計(jì)者難以設(shè)計(jì)出合理的能量俘獲系統(tǒng)和動(dòng)力攝取系統(tǒng)；(3)波浪能裝置工作在波浪最大的地方，波浪的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性導(dǎo)致波浪能裝置的各種突發(fā)性波浪載荷；惡劣的海洋環(huán)境造成的腐蝕、海生物附著又可能造成裝置某些環(huán)節(jié)的失效。
[0003]因此，提高波浪能裝置的轉(zhuǎn)換效率和可靠性是波浪能發(fā)電技術(shù)的難題，由于未解決低效率、低可靠性問題，波浪能技術(shù)目前還處于摸索階段，無法形成設(shè)備生產(chǎn)規(guī)模，并導(dǎo)致高昂的制造費(fèi)用問題。低效率、低可靠性、高造價(jià)這三個(gè)問題是波浪能發(fā)電的主要障礙。研發(fā)新的高效率、高可靠性、低造價(jià)的海浪發(fā)電技術(shù)就需要制作實(shí)驗(yàn)裝置，用實(shí)驗(yàn)來探索和驗(yàn)證波浪能發(fā)電技術(shù)中波浪能發(fā)電技術(shù)中波能捕獲規(guī)律及能量轉(zhuǎn)換效率的規(guī)律，一般研究方法需要制造模擬發(fā)電電機(jī)，這就需要設(shè)計(jì)和制造模具，因而所需研究經(jīng)費(fèi)多，研發(fā)周期長。另一方面，教育部近年來在普通高中開設(shè)通用技術(shù)教育課程模塊，通用技術(shù)課程是培養(yǎng)青少年科技素質(zhì)、培養(yǎng)青少年思想與技術(shù)方法思想的重要課程，也是培養(yǎng)和啟蒙青少年創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力的有效課程。通用技術(shù)課程是注重實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐的課程，相關(guān)的能力需要通過體驗(yàn)與實(shí)踐才能獲得，然而，由于普通高中通用技術(shù)教育發(fā)展的時(shí)間不長，在師資、教材乃至實(shí)踐教學(xué)方案與教學(xué)器材等方面都有待進(jìn)一步發(fā)展完善，由于經(jīng)費(fèi)所限，普通高中沒有復(fù)雜的加工設(shè)備與昂貴的儀器讓學(xué)生在《技術(shù)與設(shè)計(jì)》課程中來體驗(yàn)和實(shí)踐技術(shù)設(shè)計(jì)與加工的過程，研發(fā)不需要太多經(jīng)費(fèi)與昂貴的加工設(shè)備卻能讓學(xué)生參與并實(shí)踐體驗(yàn)技術(shù)設(shè)計(jì)與加工過程，并在實(shí)踐鍛煉技術(shù)能力，并培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)踐方案是高等教育界教育科研的當(dāng)務(wù)之急。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種漂浮諧振式海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置，旨在解決目前用于探索和驗(yàn)證波浪能發(fā)電技術(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，需要設(shè)計(jì)和制造模具，造價(jià)高，研發(fā)周期長的問題。
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種漂浮諧振式海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置，該海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置包括:
[0006]用于捕獲海浪波能的波能捕獲器；
[0007]設(shè)置在所述波能捕獲器中，用于將所述波能捕獲器所獲得的波能轉(zhuǎn)換為電能的諧振式感生電機(jī)感。
[0008]進(jìn)一步，所述波能捕獲器為由有機(jī)玻璃材料和溶劑膠粘結(jié)而成的殼體。[0009]進(jìn)一步，所述溶劑膠可采用三氯甲烷CHCl3、四氯化碳CC14。
[0010]進(jìn)一步，所述諧振式感生電機(jī)包括:擺錘、轉(zhuǎn)軸、磁極、線圈筒、發(fā)電線圈、滾動(dòng)軸承；
[0011]所述擺錘設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸的中間，所述轉(zhuǎn)軸的兩邊設(shè)置有所述磁極，所述轉(zhuǎn)軸的柱面上設(shè)置有線圈筒，所述線圈筒上設(shè)置有所述發(fā)電線圈，所述轉(zhuǎn)軸通過所述滾動(dòng)軸承安裝在所述波能捕獲器上。
[0012]進(jìn)一步，所述擺錘設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸的重錘線方向上。
[0013]進(jìn)一步，所述諧振式感生電機(jī)采用永磁體磁極。
[0014]進(jìn)一步，所述線圈筒上設(shè)置有兩組發(fā)電線圈，所述發(fā)電線圈采用01.1左右的絕緣漆包線，同時(shí)所述發(fā)電線圈的表面絕緣電阻大于500ΜΩ。
[0015]進(jìn)一步，所述諧振式感生電機(jī)產(chǎn)生的感生電流經(jīng)過橋式整流及濾波裝置后對(duì)電容充電，轉(zhuǎn)換成直流電進(jìn)行輸出。
[0016]進(jìn)一步，所述波能捕獲器的外形設(shè)計(jì)為棱錐形，視所選用有機(jī)玻璃型材所定，波能捕獲器也可以設(shè)計(jì)為圓柱形、方型以及其他基本形狀的組合體。
[0017]本實(shí)用新型提供的漂浮諧振式海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置，波能捕獲器捕獲海浪波能，波能捕獲器為由有機(jī)玻璃材料和溶劑膠粘結(jié)而成的殼體，無需、制造模具，可用手工加工的方法制作，強(qiáng)度高，成本低廉，諧振式感生電機(jī)通過滾動(dòng)軸承設(shè)置在波能捕獲器的內(nèi)部，并采用新的波能轉(zhuǎn)換方式將波能捕獲器所獲得的波能轉(zhuǎn)換為電能，波能轉(zhuǎn)換效率及工作可靠性高；該海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置可用于探索和驗(yàn)證波浪能發(fā)電技術(shù)中波浪能發(fā)電技術(shù)中波能捕獲規(guī)律及能量轉(zhuǎn)換效率的規(guī)律，可行性強(qiáng)，造價(jià)低廉，研發(fā)周期短，既可用于海浪發(fā)電的科研實(shí)驗(yàn)。用在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)制作可讓學(xué)生實(shí)踐和體驗(yàn)設(shè)計(jì)與加工的技術(shù)過程，通過海浪發(fā)電實(shí)驗(yàn)可讓學(xué)生實(shí)踐和體驗(yàn)科學(xué)研究與技術(shù)研發(fā)的過程，因而用于普通中學(xué)通用技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)用性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的推廣與應(yīng)用價(jià)值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的漂浮諧振式海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置的主視圖；
[0019]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的漂浮諧振式海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置的俯視圖；
[0020]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的漂浮諧振式海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置的左視圖；
[0021]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的圖1中主視圖的A-A向局部剖視圖；
[0022]圖中:1、波能捕犾器；2、諧振式感生電機(jī)；21、滾動(dòng)軸承；22、發(fā)電線圈；23、線圈筒；24、轉(zhuǎn)軸；25、磁極；26、擺錘。
[0023]圖5是本發(fā)明所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0025]圖1示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的漂浮諧振式海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)。為了便于說明，僅僅示出了與本實(shí)用新型實(shí)施例相關(guān)的部分。
[0026]該海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置包括:
[0027]用于捕獲海浪波能的波能捕獲器I ;
[0028]設(shè)置在波能捕獲器I中，用于將波能捕獲器I所獲得的波能轉(zhuǎn)換為電能的諧振式感生電機(jī)2。
[0029]如圖2及圖3所示，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，波能捕獲器I為由有機(jī)玻璃材料和溶劑膠粘結(jié)而成的殼體。
[0030]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，溶劑膠可采用三氯甲烷CHCl3、四氯化碳CC14。
[0031]如圖4所示，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，諧振式感生電機(jī)2包括:擺錘26、轉(zhuǎn)軸24、磁極25、線圈筒23、發(fā)電線圈22、滾動(dòng)軸承21 ；
[0032]擺錘26設(shè)置在轉(zhuǎn)軸24的中間，轉(zhuǎn)軸24的兩邊設(shè)置有磁極25，轉(zhuǎn)軸24的柱面上設(shè)置有線圈筒23，線圈筒23上設(shè)置有發(fā)電線圈22，轉(zhuǎn)軸24通過滾動(dòng)軸承21安裝在波能捕獲器I上。
[0033]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，擺錘26設(shè)置在轉(zhuǎn)軸24的重錘線方向上。
[0034]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，諧振式感生電機(jī)2采用永磁體磁極。
[0035]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，線圈筒23上設(shè)置有兩組發(fā)電線圈22，發(fā)電線圈22采用
1.1左右的絕緣漆包線，同時(shí)發(fā)電線圈22的表面絕緣電阻大于500ΜΩ。
[0036]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，諧振式感生電機(jī)2產(chǎn)生的感生電流經(jīng)過橋式整流及濾波裝置后對(duì)電容充電，轉(zhuǎn)換成直流電進(jìn)行輸出。
[0037]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，波能捕獲器I的外形設(shè)計(jì)為棱錐形。
[0038]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
[0039]如圖1、圖2、圖3及圖4所示，本發(fā)明提供一種基于漂浮式的利用磁極25諧振直接激勵(lì)線圈發(fā)電的新型波浪能發(fā)電技術(shù)的模擬實(shí)驗(yàn)與研究裝置，該裝置用有機(jī)玻璃材料和溶劑膠:三氯甲烷CHCl3或四氯化碳CCl4粘結(jié)而成，無需模具就可以制作，也可以用手工加工制作，因而制作簡便，造價(jià)低廉，既可以用于海浪發(fā)電的科研實(shí)驗(yàn)，也可以用于相關(guān)技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，尤其是普通高中《通用技術(shù)》課程中的模型設(shè)計(jì)與制作實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
[0040]該裝置分為波能捕獲器I與諧振式感生電機(jī)2，波能捕獲器I是由按設(shè)計(jì)的形狀切割的有機(jī)玻璃片采用溶劑膠粘結(jié)而成的殼體，諧振式感生電機(jī)2通過滾動(dòng)軸承21約束在波能捕獲器I內(nèi)部，由發(fā)電線圈22、轉(zhuǎn)軸24、擺錘26、磁極25組成，轉(zhuǎn)軸24在水平方向通過固定在波能捕獲器I上的兩個(gè)滾動(dòng)軸承21支撐，轉(zhuǎn)軸24的中間設(shè)計(jì)有重垂線方向的擺錘26，在擺錘26的兩邊，轉(zhuǎn)軸24上裝有永磁體磁極，并有兩組分布在轉(zhuǎn)軸24柱面的發(fā)電線圈22，當(dāng)波能捕獲器I隨波浪起伏震動(dòng)時(shí)，擺錘26擺動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸24轉(zhuǎn)動(dòng)，使得永磁體磁極的磁力線切割線圈，產(chǎn)生感生電壓，感生電流經(jīng)過橋式整流及濾波以后對(duì)電容充電，變成直流電，經(jīng)導(dǎo)線引出就可以通過負(fù)載電路測得其輸出功率，以此實(shí)驗(yàn)方式可以研究海浪發(fā)電技術(shù)的波能捕獲效率與發(fā)電效率。
[0041]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的漂浮諧振式海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置，波能捕獲器I捕獲海浪波能，波能捕獲器I為由有機(jī)玻璃材料和溶劑膠粘結(jié)而成的殼體，無需設(shè)計(jì)及制造模具，強(qiáng)度高，成本低廉，諧振式感生電機(jī)2通過滾動(dòng)軸承21設(shè)置在波能捕獲器I的內(nèi)部，并采用新的波能轉(zhuǎn)換方式將波能捕獲器I所獲得的波能轉(zhuǎn)換為電能，波能轉(zhuǎn)換效率及工作可靠性高；該海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置可用于探索和驗(yàn)證波浪能發(fā)電技術(shù)中波浪能發(fā)電技術(shù)中波能捕獲規(guī)律及能量轉(zhuǎn)換效率的規(guī)律，可行性強(qiáng)，造價(jià)低廉，研發(fā)周期短，既可用于海浪發(fā)電的科研實(shí)驗(yàn)，也可用于高校及普通高中相關(guān)技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)用性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的推廣與應(yīng)用價(jià)值。
[0042]圖5是本發(fā)明所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置的工藝流程圖，如圖5所示，其手工制作方法如下:
[0043]1、規(guī)劃實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐的目的與要求，從而對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的外形與結(jié)構(gòu)。
[0044]2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)圖紙，采購感生電機(jī)的部件及材料。繞制發(fā)電線圈。繞制發(fā)電線圈22:
[0045]繞制發(fā)電線圈22可以采用專用的繞線工具，也可以采用手工繞制。
[0046]采用手工繞制需戴細(xì)紗手套，繞制過程中防止摩擦與刮擦銅線，以免破壞線圈銅線的絕緣漆表面，使得線圈短路。
[0047]發(fā)電線圈22采用1.1左右的絕緣漆包線，要求表面絕緣電阻大于500ΜΩ。
[0048]發(fā)電線圈22的匝數(shù)根據(jù)波能捕獲體的體積而定，通過實(shí)驗(yàn)測得最優(yōu)參數(shù)。
[0049]發(fā)電線圈22的匝數(shù)及線徑?jīng)Q定著發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻，同時(shí)也影響著波能電能的轉(zhuǎn)換效率，因而相應(yīng)的參數(shù)也是本模擬實(shí)驗(yàn)研究的內(nèi)容。
[0050]組裝永磁體磁極25:
[0051]按設(shè)計(jì)圖紙要求將永磁體磁極25安裝在轉(zhuǎn)軸24上,并檢查永磁體磁極25與軸的連接，確保永磁體磁極25與軸連接牢固可靠；
[0052]校準(zhǔn)支撐滾動(dòng)軸承21的有機(jī)玻璃外殼部分的形狀與外形，粘結(jié)牢固，然后將設(shè)計(jì)選用的滾動(dòng)軸承21安裝固定在有機(jī)玻璃外殼部件的指定位置上；
[0053]裝配轉(zhuǎn)軸24與滾動(dòng)軸承21，轉(zhuǎn)軸24與滾動(dòng)軸承21連接好后再裝波能捕獲器I的其他部分。
[0054]3、制作有機(jī)玻璃波能捕獲器。
[0055]波能捕獲器手工加工制作工藝說明如下:
[0056]所需工裝設(shè)備及器具表
[0057]
【權(quán)利要求】
1.一種漂浮諧振式海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，該海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置包括: 用于捕獲海浪波能的波能捕獲器； 設(shè)置在所述波能捕獲器中，用于將所述波能捕獲器所獲得的波能轉(zhuǎn)換為電能的諧振式感生電機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述波能捕獲器為由有機(jī)玻璃材料和溶劑膠粘結(jié)而成的殼體。
3.如權(quán)利要求2所述的海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述溶劑膠可采用三氯甲烷CHCl3、四氯化碳CC14。
4.如權(quán)利要求1所述的海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述諧振式感生電機(jī)包括:擺錘、轉(zhuǎn)軸、磁極、線圈筒、發(fā)電線圈、滾動(dòng)軸承； 所述擺錘設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸的中間，所述轉(zhuǎn)軸的兩邊設(shè)置有所述磁極，所述轉(zhuǎn)軸的柱面上設(shè)置有線圈筒，所述線圈筒上設(shè)置有所述發(fā)電線圈，所述轉(zhuǎn)軸通過所述滾動(dòng)軸承安裝在所述波能捕獲器上。
5.如權(quán)利要求4所述的海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述擺錘設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸的重錘線方向上。
6.如權(quán)利要求4所述的海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述諧振式感生電機(jī)采用永磁體磁極。
7.如權(quán)利要求4所述的海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述線圈筒上設(shè)置有兩組發(fā)電線圈，所述發(fā)電線圈采用(31.1左右的絕緣漆包線，同時(shí)所述發(fā)電線圈的表面絕緣電阻大于500ΜΩ。
8.如權(quán)利要求1所述的海浪發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述諧振式感生電機(jī)產(chǎn)生的感生電流經(jīng)過橋式整流及濾波裝置后對(duì)電容充電，轉(zhuǎn)換成直流電進(jìn)行輸出。
【文檔編號(hào)】G09B23/18GK203644276SQ201320020431
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月15日
【發(fā)明者】馮芳芳, 胡勇堅(jiān), 王金金, 潘丁玲, 張瑜, 駱超超 申請(qǐng)人:臺(tái)州學(xué)院