[發明專利]一種具有非線性多穩態機構的振蕩浮子式波浪能發電裝置

在審

• 申請號: 202310230729.7
• 申請日: 2023-03-07
• 公開（公告）號: CN116163878A
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 劉延俊;秦健;張振全;王登帥;薛鋼;黃淑亭
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F03B13/20
• 分類號: F03B13/20;F03B11/00
• 代理公司: 濟南魯科專利代理有限公司 37214
• 代理人: 董先紅

1.一種具有非線性多穩態機構的振蕩浮子式波浪能發電裝置，其特征在于：包括相配合設置的振蕩浮子、浮筒、非線性多穩態機構和發電液壓缸，所述發電液壓缸和非線性多穩態機構設置在振蕩浮子和浮筒之間；所述非線性多穩態機構用于提供非線性恢復力以使振蕩浮子與浮筒之間在發生相對振動時出現多個穩定平衡位置，且不同穩態平衡位置之間存在較低的勢壘，在波浪激勵下，振蕩浮子與浮筒在不同的穩定平衡點之間產生大振幅的阱間振蕩；所述發電液壓缸用于收集振蕩浮子與浮筒之間相對位移所產生的機械能并轉化為電能；

所述發電液壓缸的活塞桿上端通過龍門架和支撐立柱與振蕩浮子相固連，所述支撐立柱為兩個，分別固連在龍門架的兩端；所述發電液壓缸的活塞桿下端與非線性多穩態機構的內磁環通過連桿相固連，所述發電液壓缸的缸體與浮筒通過浮筒內部支撐板相固連，所述非線性多穩態機構的外磁環安裝在多穩態機構支撐板上，所述多穩態機構支撐板與浮筒內壁相固連。

2.根據權利要求1所述的一種具有非線性多穩態機構的振蕩浮子式波浪能發電裝置，其特征在于：所述非線性多穩態機構包括相配合設置的內磁環和外磁環，所述內磁環與外磁環同心布置，且均沿軸向方向充磁，所述外磁環由兩類高度不同、中心角度不同、磁極方向相反的扇形吸引磁環和扇形排斥磁環組成，以使外磁環和內磁環之間形成吸引力或排斥力，為發電裝置提供非線性負剛度或非線性正剛度，從而誘導產生多個穩定平衡位置或補償負剛度過大而產生的勢壘過高的現象；所述內磁環的磁極方向與扇形排斥磁環的磁極方向相同，所述內磁環的磁極方向與扇形吸引磁環的磁極方向相反。

3.根據權利要求1所述的一種具有非線性多穩態機構的振蕩浮子式波浪能發電裝置，其特征在于：所述振蕩浮子包括內浮子和多個外浮子，在內浮子和外浮子內均設置有填料孔，所述填料孔用于向振蕩浮子內加入低密度材料，以填充振蕩浮子的內部空隙，同時為振蕩浮子提供浮力；所述外浮子固定安裝在內浮子的周圍形成圓環狀結構。

4.根據權利要求3所述的一種具有非線性多穩態機構的振蕩浮子式波浪能發電裝置，其特征在于：所述浮筒從內浮子的中間內圓孔內穿過，在波浪激勵下浮筒與內浮子可產生相對運動，所述內浮子與浮筒之間設置有導向柱，所述導向柱從內浮子導向孔內穿過，其上下兩端通過導向柱安裝座固定在浮筒上。

5.根據權利要求4所述的一種具有非線性多穩態機構的振蕩浮子式波浪能發電裝置，其特征在于：在浮筒的頂端安裝有浮筒頂蓋，在浮筒頂蓋上設有換氣通道、安裝通道和中心圓孔，所述發電液壓缸的活塞桿從中心圓孔內穿過，活塞桿上端通過絞扣與龍門架鉸接，所述龍門架通過兩端的支撐立柱與內浮子相固連。

6.根據權利要求5所述的一種具有非線性多穩態機構的振蕩浮子式波浪能發電裝置，其特征在于：在浮筒的內部安裝有多個浮筒內部支撐板，所述浮筒內部支撐板上分別開設有行人孔和通料孔，所有通料孔與換氣通道均貫穿連通，頂部的浮筒內部支撐板的行人孔與浮筒頂蓋的安裝通道貫穿連通，所述相鄰的浮筒內部支撐板的行人孔相互錯開，所述行人孔對應的浮筒內壁上還設有爬梯。

7.根據權利要求1所述的一種具有非線性多穩態機構的振蕩浮子式波浪能發電裝置，其特征在于：在浮筒的底端固定安裝有發電艙，在發電艙內設有發電機組，所述發電機組包括發電機、發電機機架、泵架、聯軸器和液壓馬達，所述發電液壓缸通過液壓管路與液壓馬達連接，所述液壓馬達的輸出軸通過聯軸器和泵架與發電機的輸入軸連接，以使發電液壓缸產生相對運動，使得液壓油在液壓管道內流動，進一步驅動液壓馬達產生旋轉運動，通過聯軸器帶動發電機旋轉產生電能。

8.根據權利要求7所述的一種具有非線性多穩態機構的振蕩浮子式波浪能發電裝置，其特征在于：所述發電艙的下端通過阻尼盤連接架與阻尼盤相固連。