技术摘要：
本发明公开了一种漂浮式波浪发电装置，包括浮筒、壳体、中心轴、磁极、线圈、实心铁球；实心铁球通过中心轴固定设于浮筒下方；壳体可滑动的设于中心轴外周侧，包括内壳和外壳，该内壳和外壳上下密封连接形成内部密封空间，磁极和线圈均位于该内部密封空间内；磁极为多  全部
背景技术：
随着世界矿物能源的逐步减少，人们必须寻找新的能源，海洋能源无疑是首选的 新能源之一；随着矿物能源对环境的破坏日益严重，人们也在寻找新的替代能源，可再生、 清洁的海洋能源，也是最理想的替代能源之一。波浪能是最清洁的可再生资源，且储量大、 分布广，所以尽管其不稳定、利用难，多年来世界各国仍投入很大的力量进行不懈的探索和 研究。 目前已经研究开发比较成熟的波浪发电装置基本有三种类型：振荡水拄型、机械 型、水流型，这三种类型各有优缺点，但有一个共同的问题是波浪能转换成电能的中间环节 多，效率低，电力输出波动性大。 针对上述问题，为了改善极端天气以及波浪变幻莫测造成装置负载加大的压力， 为了提高发电装置的效率，文章编号为1673-8241（2019）08-041-03，名称为“摇摆式波浪能 发电装置模型研究”设计了一种摇摆机械式波浪能转化发电装置，浮子在波浪的驱动下摆 动带动齿轮，齿轮通过传动装置带动发电机转轴发电，实现了将波浪能转化为电能。该装置 虽经实验证明整体转化效率较高具有一定的应用潜力，但其中机械传动结构对齿轮和传动 轴的考验较大，中间环节略繁琐，装置整体结构在海况复杂的情形下难以维持平衡。 因此，提供一种低损耗、高效率，结构简单、中间环节少、使用灵活性强，可行性与 实用性高、使用寿命长、环保的波浪发电装置，已经是一个值得研究的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种结构简单、使用寿命 长、环保的波浪发电装置。 为了达到上述目的，本发明公开了一种漂浮式波浪发电装置，包括浮筒、壳体、中 心轴、磁极、线圈、实心铁球；所述实心铁球通过中心轴固定设于浮筒下方；所述壳体可滑动 的设于所述中心轴外周侧，包括内壳和外壳，该内壳和外壳上下密封连接形成内部密封空 间；所述磁极和线圈均位于内壳与外壳之间的密封空间内；所述磁极为多组，固定设于外壳 内壁上，且沿中心轴轴向均匀分布；各组磁极均包括两个极性相异的弧形磁铁，沿内壳周向 相对设置，所述线圈缠绕设于内壳外壁处，且与磁极之间存在气隙；所述中心轴包括多个导 磁材料部分和非导磁材料部分，导磁材料部分和非导磁材料部分交替设置，且各导磁材料 部分沿中心轴轴向长度均不一致。 通过浮筒漂浮在水面，随着波浪起伏升降，带动中心轴相对壳体上下自由移动，同 时利用壳体中设置的磁极穿过由线圈形成的闭合回路，闭合回路中的磁通量随中心中的上 下往复运动发生变化，从而产生感应电势，进行波浪发电。同时，内外壳体采用密封设计，防 止水进入壳体内。 3 CN 111577518 A 说　明　书 2/5 页 其中，中心轴的各导磁材料部分由上至下长度逐渐增加。 通过导磁材料的长度变化，中心轴上下往复运动使得处于磁极间导磁材料的长度 不断变化，从而使得线圈所形成闭合回路中的磁通量能够快速发生变化。 进一步的，中心轴的各非导磁材料部分沿中心轴轴向长度一致，且小于相邻两组 磁极在中心轴轴向的间隔。 非导磁材料的长度略小于相邻两组磁极在中心轴轴向的间隔，能够进一步快速反 应磁场变化。 同时线圈斜向螺旋缠绕在内壳外壁上，覆盖内壳外壁的整个表面，且两端伸出壳 体外部。通过线圈斜向缠绕，能够在一定程度上增大闭合回路中磁通量的变化率，从而提高 发电效率。 线圈两端与壳体的接触部分采用密封设计，防止水进入壳体内；同时伸出壳体外 部的线圈两端可直接进行外部供电或者储能。 在部分实施例中，中心轴为实心圆柱体；所述内壳、外壳均为圆筒状；所述磁极呈 弧型。 磁极的弧度对应的圆心角为30°～120°。磁极的弧度应该由磁极的个数决定，每组 的两个磁极之间的极距应该大于60°，各磁极的圆心角可以在30°到120°之间。此处弧度根 据仿真分析得出，实际安装应作出适当的调整。 通过对磁极的弧度设定，能够在保证磁场大小的前提下，保证壳体内气隙，避免磁 力线 直接在壳体内形成回路，同时有效节约了成本。 其中，浮筒底部采用圆弧面。通过圆弧面的设置，减小了浮筒底部所受的压强，从 而使得中心轴上下往复运动的幅度增大，进一步提高了波浪能的利用率以及装置的效率。 进一步的，浮筒采用强韧高分子聚乙烯等材料，具有良好的抗候性及抗冲击破坏 性，能防紫外线、防冻、抗海水化学剂油渍等侵蚀。 内壳、外壳采用聚四氟乙烯材料制成，这种材料不仅具有优良的化学稳定性、耐腐 蚀性，且有密封性、高润滑不沾性、电绝缘性和良好的抗老化能力、耐温优异。 中心轴的实心圆柱体导磁材料部分采用导磁力高的纯铁，在其外表面上镀锌可有 效防止空气和海水腐蚀；而非导磁材料部分采用与内外壳相同的聚四氟乙烯材料制成；不 等高度导磁材料与等高度非导磁材料间隔连接。 作为优选，实心铁球采用ZS-711无机防腐涂料以涂膜方式附着于其表面，形成一 层耐腐蚀层；所采用的ZS-711无机防腐涂料具有附着力高，耐候性、耐磨性、耐热性、防腐性 能强大等优点。 进一步的，外壳外壁的两端水平对称设有横臂。通过横臂可将本发明发电装置与 其它装置灵活组装。且横臂中心可设有供线圈两端通过的线槽，线圈两端通过横臂可直接 对外进行供电或者储能。 本发明相比现有技术具有以下优点： 1.  本发明发电装置，利用浮筒随波浪上下起伏，从而使得壳体中设置的磁极穿过由线 圈形成的闭合回路中的磁通量产生变化，实现对波浪能的高效利用进行发电。 2、本发明结构简单、中间环节少、且不涉及齿轮等易磨损的传动结构，损耗低、使 4 CN 111577518 A 说　明　书 3/5 页 用寿命长、环保，使用灵活性强，同时能源利用率高、发电效率高，抗风暴与抗沉没能力强、 可行性与实用性高，可沿岸、近岸、离岸进行广泛使用，且通过横臂的设置可与其他装置灵 活组装。 3、本发明对浮筒底部圆弧面的设置，减小了浮筒底部与水面的接触面积，增大了 浮筒所受的压强，从而使得中心轴上下往复运动的幅度增大，提高了波浪能的利用率以及 装置的效率；同时浮筒部分采用强韧高分子聚乙烯等材料，具有良好的抗候性及抗冲击破 坏性，能防紫外线、防冻、抗海水化学剂油渍等侵蚀。 4、本发明所述中心轴部分固定于浮筒下方，包括实心圆柱体的导磁材料部分和非 导磁材料部分，不等高度导磁材料部分与等高度非导磁材料部分间隔连接，中心轴自上而 下导磁材料部分的高度逐渐增加；中心轴上下往复运动使得处于各组磁极间导磁材料部分 的高度不断变化，从而使得线圈所形成闭合回路中的磁通量发生变化；所述中心轴的导磁 材料部分采用导磁力高的纯铁，在其外表面上镀锌可有效防止空气和海水腐蚀，而非导磁 材料部分采用与内外壳相同的聚四氟乙烯材料制成。 5、本发明利用空心圆柱体的内壳、外壳，内壳与外壳在顶部和底部连接为一体形 成密闭的空间，类似于热水瓶内胆与外壳的结构，形成具有密封夹层的壳体，进行线圈和磁 极的固定，有效形成气隙；中心轴穿过内壳中空处，与内壳内壁间同样存在气隙，中心轴可 于其间上下自由移动，有效实现闭合回路的磁通量变化。同时内外壳部分采用聚四氟乙烯 材料制成，这种材料不仅具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，且有密封性、高润滑不沾性、电 绝缘性和良好的抗老化能力、耐温优异，增加了装置的使用寿命。 6、本发明通过极性相异的弧形磁铁分别对立设置于外壳内壁上形成各组磁极，并 沿中心轴轴向均匀分布，线圈按斜向规律缠绕在内壳外壁上并覆盖其整个表面，磁铁与线 圈间存在气隙；线圈按斜向规律缠绕，能够在一定程度上增大闭合回路中磁通量的变化率， 从而提高发电效率；磁铁所产生的磁感线穿过由线圈形成的闭合回路，闭合回路中的磁通 量随中心轴的上下往复运动而变化，从而产生感应电动势，有效将波浪能转换为电能。 7、本发明利用实心铁球部分固定于中心轴底部，用于协助中心轴作上下往复运动 并控制其上下移动的范围；同时实心铁球部分采用ZS-711无机防腐涂料以涂膜方式附着于 其表面，形成一层耐腐蚀层；所采用的ZS-711无机防腐涂料具有附着力高，耐候性、耐磨性、 耐热性、防腐性能强大等优点，增加了装置的使用寿命。 附图说明 图1为本发明漂浮式波浪发电装置的结构示意图； 图2为本发明的发电原理图； 图3为本发明漂浮式波浪发电装置的磁通路径变化示意图； 图4为图1中漂浮式波浪发电装置A-A方向的剖视图。 图中，1.1-浮筒，1.2-实心铁球，2-中心轴，2.1-导磁材料部分，2.2-非导磁材料部 分，3-线圈，4-磁铁，5-壳体，5.1-外壳，5.2-内壳，6-横臂。