專利名稱：波動力設備以及該設備作為應急發電機的應用的制作方法
波動力設備以及該設備作為應急發電機的應用
本發明涉及一種波動力設備，其中， 一系列相互鉸接的浮體可以 設置在大片水面上，或者可以部分地浸沒在水面中，以便在該處經受 波動，至少一個能量產生裝置設置成與該浮體系列中的可動鏈環相關 聯，并構成單個鏈環的一部分，該鏈環的形狀形成為具有第一鉸鏈部 件、第二鉸鏈部件和鏈軸的鉸鏈，該第一鉸鏈部件由發電機的定子構 成或者連接到發電機的定子上，該第二鉸鏈部件由發電機內的轉子構 成或者連接到發電機內的轉子上。
以下列文獻作為參考對現有技術進行說明，其中 GB2091815涉及一種通過發電機殼體和發電機轉軸鉸鏈連接的浮
體；
DE4310997涉及一種方案，該方案中每個鏈環都構造為發電機， 在該鏈環之間延伸有連接元件，每個連接元件都構造為浮體；
US4210821描述了一串浮子，這些浮子之間的相互運動轉換為能
量；
DE4338103涉及一種浮標，其中波動使磁體沿著線圏上下運動； GB2402557涉及一種浮子，該浮子通過杠桿和支點以及彈性裝置
使磁體運動進和運動出具有電子線圏的定子的間隙；以及
GB2338839描述了兩種方案，其中一種方案涉及具有可動尾部和
線性發電機的浮筒，該線性發電機在鏈環之內。
通過下列文獻，對一般的現有技術進行進一步描述
US1078323, US4686377和EP0035346,涉及一種波動力i殳備，
該設備基于流體壓縮機或流體泵與 一 串元件中的鏈環共同合作，該鏈 環與浮體共同地 一 起構成該設備。
波動力具有可再生能源的優點，依靠設備的位置和技術，在波能 中具有巨大的潛力。該優點在于能夠通過波動力獲得電能，因此，避
4免了礦物燃料燃燒排放C02。然而，我們僅在有限的范圍內利用了波 動力。這是由于諸如能量產生不穩定、裝置昂貴并暴露在外、從該裝 置到陸上的用戶能量運輸路線通常較長，以及難于與海面上的裝置相 連并難于進行組裝操作等因素造成的。
為了獲得最理想的波動力開采，重點在于上、下運動的區域應盡 可能大。因此，傳統的方案必須將浮體設置在鏈環之間，這便導致了 連接元件變得很不方便，而且很容易損壞并制造昂貴。最可能的原因
就是，轉換動力的設備較重，并需要浮力，因此，浮體的構造必須適 應動力轉換設備，該動力轉換設備與鏈環相關聯，并且在一些情況下， 該動力轉換設備沿著浮體延伸一段距離。然而，從維護的角度來看， 盡可能地減輕整個重量，同時構建能夠降低生產成本的模塊化構造， 簡化組裝，甚至在不利的氣候條件下使得維護和設備入海更容易，并 實現構成整個設備的模塊的簡易儲存，這些也很重要。然而，由于現 有的結構，這些被證明了是不可行的，盡管在本領域中已經存在很多 已知技術。
許多現有的方案都使用了容易磨損的部件，然而重要的是，部件 更換時很復雜。已知設備中的許多部件對于波能的轉換并沒有任何實 質貢獻，因為傳統的浮子方案通常錨固在海床上，并具有發電機，當 該發電機的部件與浮子的上、下運動一起相互運動時，該發電機發電。 因此，應盡可能避免這些力，以及能量往下傳送到海床上。
此外，確保波動力設備能夠承受具有強風和較大波浪高度的極度 氣候條件，這是最基本的。即使波動力設備能夠靠近海岸區域設置， 然而遠離可見海岸區域時也應該能夠發揮作用。因此，該波動力設備 也能在海中輕松地裝配和取回，同時具有質輕并耐用的結構也是很重 要的。
因此，本發明的目的在于提供一種設備，該設備能夠彌補一些現 有方案中明顯的缺陷或不足，因而，本發明的目的是制造一種設備， 該設備能夠直接生產電能，并且該設備的裝配和取回都簡單快捷，該 設備能夠模塊化構造，在運輸過程中當放置在船上貨倉時，其僅需要較小的空間。
根據本發明，上述設備的特征在于，在鏈環之間，以及在每個端
部與最接近的鏈環之間，延伸著沒有浮力或僅有有限浮力的連接元件； 陣列的每個端部分配有至少一個浮體，該浮體連接到該端部，或者懸 垂連接到端部；以及浮體分配到鏈環上，每個浮體由下述裝置中的至 少一個構成
所述鏈軸；
鏈軸的一部分；
連接到或連接在每個鏈環上的浮體； 連接在或連接到每個鏈環的相應端部區域上的浮體；以及 與每個鏈環懸垂連接的浮體。
從下面的參考附圖的描述以及所附的權利要求中，所述設備的其
它實施例將變得顯而易見。
圖l示出了根據本發明的設備的第一操作模式。
圖2是
圖1所示設備的頂視圖。
圖3示出了根據本發明的設備的第二操作模式。
圖4示出了根據本發明的設備的第三實施例。
圖5示出了根據本發明的設備的第四實施例。
圖6示出了根據本發明的具有鏈軸的設備的截面側視圖。
圖7示出了在發電機的轉子部分與定子部分組裝前圖8的截面VL
圖8示出了圖2所示設備的截面的頂視圖。
圖9是出了圖2和圖6-8所示方案的變形。
圖10示出了圖2、 6-8和9所示設備的進一步變形。
圖11以框圖方式示出了包括在所述設備內的發電機與能量消耗
之間的連接。
圖l-5示出了波動力設備l，其中一系列相互連接的浮子2， 3， 4， 5， 6可以設置在大片水面7上，或者部分地浸沒入水面7中，以便在 該處經受波動。 一些浮子與該浮子系列內的可運動鏈環8， 9, 10相關 聯，或者形成所述鏈環的一部分。如圖7-9中更詳細示出的，設置在每個這些可運動鏈環8-10之間的是能量產生裝置11， 12; ll,-lln， 12!-12n,其中在所選取的實施例中n = 16。部件ll可以形成定子，而 部件12可以形成轉子。
根據圖6-8所示出的發電機由定子ll和轉子12構成，如上所述。 基本上，該定子和轉子都應與周圍環境電絕緣，從而該發電機耐用并 且是防水的。設想的是，該定子ll由多個平行的環形體構成，每個環 形體被分成多個相互電隔離的包括感應線圏的部分。還設想的是，所 述轉子12類似地由多個相互平行的環形體構成，每個環形體裝配有由 永磁體材料或常規磁體形成的部分，從而在轉子相對定子運動時，在 該定子的感應線圏內產生穩定的變化場。每個發電機的定子產生交流 電，但并不需要來自各個發電機的電流同相。
部件11和12具有通孔，鏈軸13能夠通過該通孔延伸。該鏈軸方 便地固定在定子ll上，或固定在轉子12上，以便允許轉子12相對該 鏈軸13和定子11運動，或者允許定子11相對該轉子12和鏈軸13運 動。然而，也可以設想，該鏈軸可以在其端部處被簡單地限制，這樣 當鏈環上、下運動時，該定子和轉子都能繞該鏈軸運動。在該情況下， 所述鏈軸方便地構造為浮體，該浮體可以是中空的，可以是具有內脊 (例如通過擠壓成形)的管狀，或者可以是管狀并且填充有諸如泡沫 塑料的加強材料。在許多情況下，可能額外需要與每個鏈環及浮子系 列的端部相關聯的附加的浮體。
能量產生裝置ll， 12構成單個鏈環的一部分。鏈環8-10成形為 鉸鏈，其中第一鉸鏈部件由發電機的定子構成，第二鉸鏈部件由該鉸 鏈部件內的轉子12構成。在所示實施例中，所述鉸鏈的鏈軸13將分 別延伸通過定子11和轉子12的中心。
在圖9所示的一個替換實施例中，該第一鉸鏈部件連接到發電機 15的定子14上，該第二鉸鏈部件由該鉸鏈部件內的轉子16構成或者 連接到該轉子16上。在這個方案中，可以設想的是該鉸鏈具有由發電 機的驅動軸構成的鏈軸16，。因此，所形成的單獨的發電機通過各自 的附圖標記35，； 36，； 37，表示。
7在圖IO所示的其它的替換實施例中，連接鏈環38; 39通過各自的鉸鏈部件38，； 39，和共同的軸40相互可動地鉸接在一起。在所示實施例中，軸40剛性地連接到鉸鏈部件38，上，同時鉸鏈部件39，相對于鉸鏈部件38，和軸40是可運動的。該軸40可以是完全或部分中空的，從而該軸形成浮體。如果需要，該軸可以具有內脊或者填充諸如泡沫塑料的輕質加強填充材料。發電機41和42的發電機殼體通過固定件39"; 39"，固定到連接鏈環39上，同時各自的發電機驅動軸41，；43，與軸40軸向對齊，并剛性地連接到該軸40上。浮體42; 42，設置用于相應的發電機41; 43。當波動導致鏈環各自的兩個主部件38， 39改變它們相互的角度時，樞軸41，； 43，將相對各自的發電機殼體轉動，從而發電機發電。
由于所發電將是交流電，即作為波頻函數的極性交替的直流電，因此，來自單個發電機35; 36; 37或35，； 36，； 37，或42; 43 (如果在該浮子系列內有更多鏈環，那么就會有更多的發電機)的電流傳遞到圖11所示的整流器部件44，并在那里進行整流，就是必需的了。如圖9進一步所示，該整流器部件44方便地設置在所述設備的端部，即在整流后的電能作為直流電直接供應到用戶45(參見圖ll)或者通過換流器作為交流電源供應給用戶之前。
如圖2和9所示，在該浮子系列內的單獨的鏈環通過連接元件17-20連接。在正常環境下，這些連接元件具有很小的或者本身不具備浮力，浮力應在鉸鏈的鏈環本身處，以及也在該浮子系列的端部區域，即沒有發電機之處，這是最理想的了。如上所述，鏈軸自身可形成有效的浮體，因為該鏈軸是中空的，或者填充有浮力材料，該浮力材料填充鏈軸的空腔。
在圖l和2所示的方案中，其目的在于將該浮子系列在其一端設計為能夠通過繩索或鏈索22固定到海底/海床21上。來自發電機的電纜23能夠跟隨繩索22到海床，由此向前傳遞到用戶地點，或者能夠布置成部分地漂浮在海上以傳到例如在岸上的用戶裝置。
圖3示出了該浮子系列在其一端l"被設計為能夠連接到地質層24上。 一個這樣的地質層24可由在任何時候都突出在水體表面之上的獨立于潮差的地層構成，或者由獨立于潮差的在水體表面之下的地層構成。在這種情況下，電纜23，可直接傳遞到該地質層24上。
參考圖4示出的使用方式，其目的在于顯示出，所述設備能夠作為用于浮船或船25的應急動力源。如果該浮船出現發動機故障，在船上的發電機因此不再發電，那么這便是有意義的。在這種情況下，所述設備的浮子系列l在其一端1"，能夠連接到該浮船/船25上。在有利的實施例中，通過將鏈軸拔出，能夠容易地在所有鏈環處將所述設備l拆下，或者該設備在鏈環處可輕松地被折疊。因此，所述設備在不需要使用時能夠很容易地放置在船上。
在圖l-4所示的方案中，其目的在于鏈軸本身將能夠形成浮體，但是在鏈環處以及在該浮子系列的端部處加入額外的浮體當然也是可行的。
圖5所示的方案與圖1所示的類似，但是可以看到，額外的浮子設置在鏈環處以及該浮子系列的端部處。這對于圖10所示的典型實施例來說是也相當有意義的方案。
在圖5所示方案中，可以設想，所述設備具有通常不足的自身浮力，也許可以稍微浸沒在水面之下，在該情況中，該浮子系列內的每個鏈環以及該浮子系列的端部能夠懸掛在至少兩個浮子26， 27, 28，29， 30上。在一些情況下，尤其是沒有船只交通碰撞到所述設備的風險時，該方案是較適合的。
將包括在一系列元件內的元件標準化是較理想的，例如，諸如連接元件17-20的連接元件可以是標準的模塊，例如a)兩個結合的類型，即具有al)在兩端的定子，以及a2)在兩端的轉子；b)僅具有在一端的定子和在另一端的轉子；和/或c)具有cl)僅在一端的轉子或c2)僅在一端的定子。模塊的類型c)尤其適合一系列浮子內的端
4部件。
"、、 、
如上面所提到的，優選的是，浮體設置在該浮體系列中的所述鏈
9環內，或者設置在所述鏈環處，或者懸掛在所述鏈環上，從而在鏈環之間，此外在該浮體系列的端部與最接近的鏈環之間，延伸著不具有浮力或僅有有限浮力的連接元件。
參考圖1-9，將理解的是，每個所述浮子或浮體可以由下述裝置中的至少一個構成構造為浮體的所述鏈軸13;連接到該鏈軸13上的浮體27-29;連接到所述連接元件的端部上的浮體26， 30;連接到鏈軸的每個端部區域以及所述設備的端部上的浮體；以及與每個鏈環和所述設備的端部懸垂連接的浮體，如圖5所示。
圖10示出了通過發電機驅動軸固定到鏈軸每個端部上的發電機，浮體固定到發電機殼體上或圍繞著該發電機。
不管什么區域，根據本發明的設備都將適用，用合適的標記33裝配該設備是很重要的，例如，從下面的組中選擇該標記雷達反射器，光發射器，指示樁，無線電廣播發射機以及錨定在該浮子系列的至少一個端部上的指示氣球。
在一些情況下，用至少一個龍骨34裝配所述設備也是有利的，從而該設備相對于安裝位置變得定向穩定。
10
權利要求
1. 一種波動力設備，其中，一系列相互連接的浮體可以設置在大片水面上，或者可以部分地浸沒在水面中，以便在此處經受波動，至少一個能量產生裝置設置成與該浮體系列中的可動鏈環相關聯，并形成單個鏈環的一部分，該鏈環成形為具有第一鉸鏈部件、第二鉸鏈部件和鏈軸的鉸鏈，該第一鉸鏈部件由發電機的定子構成或者連接到發電機的定子上，該第二鉸鏈部件由發電機內的轉子構成或者連接到發電機內的轉子上；其特征在于在所述鏈環之間，以及在每個端部與最接近的鏈環之間，延伸著沒有浮力或具有有限浮力的連接元件；所述浮體系列的每個端部分配有至少一個浮體，該浮體連接到該端部上，或者與該端部懸垂連接；以及，浮體被分配到鏈環上，并且每個浮體由下述裝置中的至少一個構成所述鏈軸；鏈軸的一部分；連接到或連接在每個鏈環上的浮體；連接在或連接到每個鏈環的相應端部區域上的浮體；以及與每個鏈環懸垂連接的浮體。
2. 如權利要求1所述設備，其特征在于每個鏈環內的定子和轉 子相對于鏈軸都是可運動的。
3. 如權利要求1所述設備，其特征在于所述定子或轉子固定連 接到鏈軸上。
4. 如權利要求1所述設備，其特征在于所述鏈軸固定連接到所 述鉸鏈部件中的一個。
5. 如權利要求1-4中的任一項所述設備，其特征在于所述發電 機的驅動軸連接到鏈軸上，該發電機的殼體固定地連接到第二鉸鏈部 件上。
6. 如權利要求1所述設備，其特征在于每個連接元件裝配有至少一個發電機部件或連接到至少一個發電機部件上，該發電機部件從以下部件中選擇在兩端的定子；在兩端的轉子；在一端的定子和在 另一端的轉子；以及僅在一端的定子或轉子。
7. 如權利要求1-6中的任一項所述設備，其特征在于所述鉸鏈 的鏈軸分別延伸通過定子和轉子的中心，或者該鉸鏈的鏈軸由發電機 的驅動軸構成，或者以這樣的方式連接所述鉸鏈部件，即該鏈軸的至 少一個端部與發電機的驅動軸軸向對準，并連接到該驅動軸上。
8. 權利要求1-7中的任一項所述設備的應用，作為用于船舶或船 的應急發電機使用。
全文摘要
一種波動力設備，其中，一系列相互連接的浮體可以設置在大片水面上，或者可以部分地浸沒在水面中，以便在此處經受波動，至少一個能量產生裝置設置成與該浮體系列中的可動鏈環相關聯，并形成單個鏈環的一部分，該鏈環成形為具有第一鉸鏈部件、第二鉸鏈部件和鏈軸的鉸鏈，該第一鉸鏈部件由發電機的定子構成或者連接到發電機的定子上，該第二鉸鏈部件由發電機內的轉子構成或者連接到發電機內的轉子上。在鏈環之間，以及在每個端部與最接近的鏈環之間，延伸著沒有浮力或具有有限浮力的連接元件。所述浮體系列的每個端部分配有至少一個浮體，該浮體連接到該端部上，或者與該端部懸垂連接。浮體被分配到鏈環上，并且每個浮體由下述裝置中的至少一個構成所述鏈軸；鏈軸的一部分；連接到或連接在每個鏈環上的浮體；連接在或連接到每個鏈環的相應端部區域上的浮體；以及與每個鏈環懸垂連接的浮體。
文檔編號F03B13/20GK101490409SQ200780025757
公開日2009年7月22日 申請日期2007年7月6日 優先權日2006年7月7日
發明者約恩·赫格默 申請人:約恩·赫格默