一种基于磁力耦合传能的能量转换系统
1.本发明涉及波浪能发电技术，具体涉及基于磁力耦合传能的能量转换系统。
背景技术：
2.海洋面积占地球总面积的71%，波浪中蕴含了巨大的能量，波浪能发电成为很有潜力的新能源开发方向。波浪能虽然储量大、能流密度高，但是波浪具有极强的随机性（不规则性）和极端天气下的破坏性，导致波浪能发电装置在可靠性和发电效率方面出现很明显的问题。波浪能发电开发初期，主要采取纯机械传能的方式，纯机械传能波浪能发电装置的能量转化过程特点是：波浪能捕获—机械能—电能，其优点在于能量形式转换少，能量传递效率高。但是，由于波浪的不规则性，这种不规则能量的捕获使得机械结构的运行极为不稳定，甚至造成机械结构的破坏。目前波浪能发电装置采用最多，也是最成熟的是液压传能，能量转化过程是：波浪能捕获—液压能—机械能—电能，由于液压系统有蓄能缓冲结构，可以将不规则的波浪能输入转化为相对稳定的液压能，所以增强了整个系统的稳定性和可靠性。但是能量传递过程中经历了机械能到液压能的多一次转化，液压系统的能量传输效率只有50%左右，这一环节能量有较大的损失。正是因为现有技术存在的这些问题，才使得波浪能至今还无法与火电比成本，至今无法商业化。
技术实现要素：
3.本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种基于磁力耦合传能的能量转换系统，通过磁力丝杆电机、磁、磁外转子发电机、超越离合器等结构部件构成的能量转换系统，采用磁场相互作用实现直线往复运动转化为发电机单向转动，提高能量传递效率，提高波浪能发电装置的可靠性和发电效率。
4.为实现本发明上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明公开一种基于磁力耦合传能的能量转换系统，其包括由波浪能提供动力的往复运动输入机构、传动轴、磁力、导磁盘、外转子发电机和基座。所述往复运动输入机构的动力输入端连接传动轴，带动传动轴顺转或反转。所述磁力和外转子发电机的外转子各自通过一个超越离合器安装在传动轴上，两个超越离合器的方向相反，使得传动轴在不同的转动方向上可以交替带动磁力或外转子转动。所述导磁盘通过基座固定，并设置在磁力和外转子发电机的外转子之间。所述导磁盘上安装有导磁体，磁力和外转子的盘面上安装有永磁体，磁场方向与传动轴平行，南北极交替排列。假设传动轴顺时针转动时，可以带动发电机外转子顺时针转动，外转子发电机发电，此时传动轴不能带动磁力转动，而当传动轴反时针转动时，则可以带动磁力反时针转动，而不能带动发电机外转子反时针转动，但是此时磁力上的永磁体磁场通过导磁盘的导磁体与电机外转子上永磁体发生磁场作用，会产生一个使得电机外转子顺时针转动的力矩，从而带动发电机外转子顺时针转动发电，由此往复运动输入机构输入给传动轴的顺转和反转力，都最终带动发电机外转子始终向单一的方向转动，因而可以有效的提高发电机发电的效率。
5.具体地，本发明的所述往复运动输入机构有至少以下两种形式：一种往复运动输入机构是包括连接杆和螺母丝杆机构，动子为螺母，转子为螺杆, 连接杆连接波浪能的运动输出部与螺母，所述波浪能的运动输出部输出波浪上下运动的力，通过连接杆推动螺母直线往复运动，从而带动丝杆往复转动，丝杆连接传动轴，带动传动轴正向或反向转动，在磁力、导磁盘、外转子发电机的共同作用下转化为发电机的单向转动，进行发电。
6.另一种往复运动输入机构为水轮机，所述转动轴与水轮机直接连接，水轮机在水中上下运动产生往复旋转运动，带动转动轴正向或反向转动，也可以在磁力、导磁盘、外转子发电机的共同作用下转化为发电机的单向转动，因此这样的结构也可用于波浪能发电。
7.进一步，本发明中，所述磁力与电机外转子的盘面上布置的永磁体、以及导磁盘上的柱状导磁体均按相同半径的圆周轴对称均匀布置，盘面上的永磁体以及柱状导磁体的大小、形状及个数可以相同，也可以不相同，根据转动速度及能量传输大小设计而定。
8.由以上的技术方案可见，本发明设计由往复运动输入机构、磁、磁外转子发电机、超越离合器等结构部件构成的能量转换系统，通过磁性部件之间通过磁场耦合传输递力矩和能量，具有隔振、无摩擦、无需润滑、自动过载保护、结构简单易加工、多工况适用性等特点，即防止了不规则波浪引发的系统运行的不稳定性和对系统可能产生的破坏作用。而且磁力部件之间能量传递效率高，可以同时提高波浪能发电装置的可靠性和发电效率。
附图说明
9.图1、本发明提出的能量转换系统的一个实施例的结构示意图（是与螺母丝杆机构连接的单向转动系统）；图2、磁的结构示意图；图3、导磁盘的结构示意图；图4、发电机外转子面盘的结构示意图；图5、本发明提出的能量转换系统的另一个实施例的结构示意图（是与水轮机连接的单向转动系统）。
10.图中：1、连接杆，2、螺母丝杆结构，21、螺母，22、引起丝杆，3、传动轴，4、磁，4-1、永磁体，4-2、超越离合器，5、导磁盘，5-1、导磁体，6、外转子发电机，61、外转子，62、定子，6-1、永磁体，6-2、超越离合器， 7、基座，8、水轮机。
具体实施方式
11.下面结合附图和非限定性实施例对本发明作进一步说明：实施例1:参见图1，本实施例展示的是采用螺母丝杆连接的基于磁力耦合传能的能量转换系统，包括由波浪能提供动力的往复运动输入机构、传动轴（3）、磁力（4）、导磁盘（5）、外转子发电机（6）和基座（7）。所述传动轴（3）、导磁盘（5）、外转子发电机（6）和螺母丝杆机构（2）均安装在基座（7）上，通过基座（7）提供支撑。
12.其中，往复运动输入机构是由连接杆(1)和螺母丝杆机构（2）构成，其动子为螺母（21），转子为螺杆（22）, 连接杆(1)连接波浪能的运动输出部与螺母，所述波浪能的运动输出部输出波浪上下运动的力，通过连接杆(1)推动螺母直线往复运动，从而带动丝杆往复转动，丝杆连接传动轴（3），带动传动轴（3）正向或反向转动。
13.所述磁力（4）和外转子发电机（6）的外转子（61）各自通过一个超越离合器安装在传动轴（3）上，两个超越离合器的方向相反，使得传动轴（3）在不同的转动方向上可以交替带动磁力（4）或外转子（61）转动。
14.所述导磁盘（5）通过基座（7）固定，导磁盘（5）是固定不动的，并设置在磁力（4）和外转子发电机（6）的外转子（61）之间，传动轴（3）穿过导磁盘（5）中心的孔，互相没有接触。所述导磁盘（5）上安装有导磁体，磁力（4）和外转子（61）的盘面上安装有永磁体，磁场方向与传动轴（3）平行，南北极交替排列。
15.当一个外加的往反直线运动通过连接杆（1）输入，带动螺母（21）上下往复运动，就会引起螺母丝杆机构的丝杆（22）顺反时针转动，从而带动传动轴（3）顺反时针转动，假设设计的是当传动轴（3）顺时针转动时，可以带动发电机外转子（61）顺时针转动发电，此时传动轴（3）就不能带动磁力（4）转动，而当传动轴（3）反时针转动时，可以带动磁力（4）反时针转动，而不能带动发电机外转子（61）反时针转动，但是此时磁力（4）上的永磁体磁场通过导磁盘（5）的导磁体与电机外转子（61）上永磁体发生磁场作用，会产生一个使得电机外转子（61）顺时针转动的力矩，从而带动发电机外转子（61）顺时针转动发电，因此，结果就是传动轴（3）向任一方向转动，都会引起发电机外转子（61）始终向单一的方向转动，因而可以有效的提高发电机发电的效率。
16.可见以上结构，通过由连接杆(1)与波浪能发电装置的能量吸收机构连接，将波浪的上下振动的能量接收为螺母丝杆结构（2）的螺母（21）上下往复的直线运动，引起丝杆（22）的往复转动，同时引起传动轴（3）往复转动，从而带动磁力（4）和发电机外转子（61）交替转动，而当磁力（4）转动通过与发电机外转子（61）上的永磁体的磁场耦合，可以引起发电机外转子（61）向相反的方向转动。其结果就是传动轴（3）向任一方向转动，都引起发电机外转子（61）始终向单一的方向转动，因而有效的提高了发电机发电的效率。
17.实施例2:参见图5，本实施例展示的是另一种结构形式的能量转换系统，其往复运动输入机构采用的是固定桨叶的水轮机（8），通过转动轴(3)与固定桨叶的水轮机连接。将水轮机放在海水中，因波浪的上下运动，引发水轮机往复转动，同时带动传动轴（3）往复转动，在磁力（4），导磁盘（5），外转子发电机（6）的共同作用下转化为发电机的单向转动，因此这样的结构也可用于波浪能发电。本结构形式中，传动轴（3）、磁力（4）、导磁盘（5）、外转子发电机（6）和基座（7）的结构和连接关系与实施例1基本一样，同样通过传动轴（3）往复转动，带动磁力（4）和发电机外转子（61）交替转动，而当磁力（4）转动通过与发电机外转子（61）上的永磁体的磁场耦合，可以引起发电机外转子（61）向相反的方向转动。其结果就是传动轴（3）向任一方向转动，都引起发电机外转子（61）始终向单一的方向转动，因而有效的提高了发电机发电的效率。
技术特征：
1.一种基于磁力耦合传能的能量转换系统，其特征在于，包括由波浪能提供动力的往复运动输入机构、传动轴（3）、磁力（4）、导磁盘（5）、外转子发电机（6）和基座（7）；所述往复运动输入机构的动力输入端连接传动轴（3），带动传动轴（3）顺转或反转；所述磁力（4）和外转子发电机（6）的外转子（61）各自通过一个超越离合器安装在传动轴（3）上，两个超越离合器的方向相反，使得传动轴（3）在不同的转动方向上可以交替带动磁力（4）或外转子（61）转动；所述导磁盘（5）通过基座（7）固定，并设置在磁力（4）和外转子发电机（6）的外转子（61）之间，所述导磁盘（5）上安装有导磁体，磁力（4）和外转子（61）的盘面上安装有永磁体，南北极交替排列；假设传动轴（3）顺时针转动时，可以带动发电机外转子（61）顺时针转动，外转子发电机（6）发电，此时传动轴（3）不能带动磁力（4）转动，而当传动轴（3）反时针转动时，则可以带动磁力（4）反时针转动，而不能带动发电机外转子（61）反时针转动，但是此时磁力（4）上的永磁体磁场通过导磁盘（5）的导磁体与电机外转子（61）上永磁体发生磁场作用，会产生一个使得电机外转子（61）顺时针转动的力矩，从而带动发电机外转子（61）顺时针转动发电，由此往复运动输入机构输入给传动轴（3）的顺转和反转力，都最终带动发电机外转子（61）始终向单一的方向转动。2.根据权利要求1所述的基于磁力耦合传能的能量转换系统，其特征在于，所述往复运动输入机构包括连接杆(1)和螺母丝杆机构（2），动子为螺母（21），转子为螺杆（22）, 连接杆(1)连接波浪能的运动输出部与螺母，所述波浪能的运动输出部输出波浪上下运动的力，通过连接杆(1)推动螺母直线往复运动，从而带动丝杆往复转动，丝杆连接传动轴（3），带动传动轴（3）正向或反向转动。3.根据权利要求1所述的基于磁力耦合传能的能量转换系统，其特征在于，所述往复运动输入机构为水轮机（8），所述转动轴(3)与水轮机（8）直接连接，水轮机（8）在水中上下运动产生往复旋转运动，带动转动轴(3) 正向或反向转动。4.根据权利要求1、2或3所述的基于磁力耦合传能的能量转换系统，所述磁力（4）与电机外转子（61）的盘面上布置的永磁体、以及导磁盘（5）上的柱状导磁体均按相同半径的圆周轴对称均匀布置，盘面上的永磁体以及柱状导磁体的大小、形状及个数可以相同，也可以不相同，根据转动速度及能量传输大小设计而定。5.根据权利要求4中所述的基于磁力耦合传能的能量转换系统，其特征在于，所述传动轴（3）穿过导磁盘（5）中心的孔，互相没有接触。6.根据权利要求4中所述的基于磁力耦合传能的能量转换系统，其特征在于，所述传动轴（3）、外转子发电机（6）和螺母丝杆机构（2）均安装在基座（7）上，通过基座（7）提供支撑。
技术总结
一种基于磁力耦合传能的能量转换系统，包括往复运动输入机构、传动轴、磁力、导磁盘、外转子发电机和基座；所述往复运动输入机构的动力输入端连接传动轴，带动传动轴顺转或反转；磁力和外转子发电机的外转子各自通过一个超越离合器安装在传动轴上，两个超越离合器的方向相反，使得传动轴在不同的转动方向上可以交替带动磁力或外转子转动；所述导磁盘设置在磁力和外转子之间，当一个外加的往反直线运动通过连接杆输入，可以带动转动轴3顺反时针转动，进一步通过磁力耦合作用，使得外转子发电机始终保持单向运动。本发明采用磁场相互作用实现直线往复运动转化为发电机单向转动，可以提高能量传递效率，提高波浪能发电装置的可靠性和发电效率。发电装置的可靠性和发电效率。发电装置的可靠性和发电效率。
