CN110344992A - 用于海洋资料浮标的波浪发电装置及互补组合供电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及海洋科学观测研究领域，特别涉及一种用于海洋资料浮标的波浪发电装置及互补组合供电装置。波浪发电装置设置于浮标体内，包括永磁体组、线圈、蓄电池及整流稳压器，其中线圈设置于永磁体组的磁场内、且上端与固定物铰接，线圈的下端为自由端，线圈两端的电极通过导线与整流稳压器连接，整流稳压器通过导线与蓄电池连接，线圈随浮标体的摇摆而绕铰接支点摆动，同时不断切割磁感线，从而使线圈的两端产生电压，再通过整流稳压器产生稳定的直流电输入到蓄电池中。互补组合供电装置，通过波浪发电装置与太阳能板形成互补组合供电形式，当风平浪静和波涛汹涌时均可对浮标进行互补组合供电，保证浮标能源供给充足，运行稳定可靠。

Description

用于海洋资料浮标的波浪发电装置及互补组合供电装置
技术领域
本发明涉及海洋科学观测研究领域，特别涉及一种用于海洋资料浮标的波浪发电装置及互补组合供电装置。
背景技术
海洋科学研究的显著特点之一就是它明显的依赖于海洋直接观测。目前的直接观测方式有海洋科学考察船、海洋资料浮标、海洋坐底潜标、潮位站、波浪站等。海洋资料浮标是海洋监测的重要手段之一，是海洋环境立体监测的重要组成部分，具有全天候、长期、连续、定点监测的特点，是其他海洋监测手段无法替代的。
由于浮标一直在离岸较远的站位执行观测任务，能源供给问题就成为了最主要的技术核心，目前国际上普遍应用的海洋资料浮标绝大部分都是采用太阳能-蓄电池组合供电模式，现在也出现个别海洋资料浮标采用风能-太阳能-蓄电池互补组合供电方式，以及采用浮球收集波浪能转化为电能并结合太阳能组合供电的形式，但是风能发电和浮球波浪发电都存在一定的危险性，当波浪较大时浮标上水十分严重，风力发电装置被海浪拍击极易损坏，而浮球发电装置都需要安装于浮标外舷必须与波浪实时接触，受波浪力作用产生能量转换，同样易受到波浪和流动渔网的破坏。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于海洋资料浮标的波浪发电装置及互补组合供电装置，以解决现有海洋资料浮标所采用的风能发电装置或浮球波浪发电装置容易受到波浪和流动渔网破坏的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于海洋资料浮标的波浪发电装置，所述波浪发电装置设置于浮标体内，所述波浪发电装置包括永磁体组、线圈、蓄电池及整流稳压器，其中线圈设置于所述永磁体组的磁场内、且上端通过铰接支点与固定物铰接，所述线圈的下端为自由端，所述线圈两端的电极通过导线与整流稳压器连接，所述整流稳压器通过导线与蓄电池连接，所述线圈随所述浮标体的摇摆而绕铰接支点摆动，同时不断切割磁感线，从而使线圈的两端产生电压，再通过整流稳压器产生稳定的直流电输入到蓄电池中。
所述永磁体组包括两块永磁体，两块永磁体形成一组互为正负极的磁场。
所述永磁体组设置于绝缘外壳内，所述绝缘外壳通过绝缘支架支撑，所述铰接支点设置于所述绝缘外壳的顶部。
所述永磁体组为多组、且沿周向分布于所述浮标体内，每组永磁体组分别对应一个线圈。
所述线圈包括多股相互绝缘的铜线，多股铜线的上端汇合在一起形成上电极，下端汇合在一起形成下电极。
所述线圈的下端设有垂体，所述线圈在所述永磁体组的磁场内可沿切割磁感线方向摆动。
所述整流稳压器通过绝缘支腿安装在所述浮标体内。
所述浮标体包括浮标舱及设置于所述浮标舱顶部、且用于密封所述浮标舱的浮标舱盖。
一种用于海洋资料浮标的互补组合供电装置，包含所述波浪发电装置，还包括太阳能板，所述太阳能板设置于所述浮标体的顶部、且通过导线与整流稳压器连接。
所述浮标体的顶部设有太阳能板支架，所述太阳能板设置于所述太阳能板支架上。
本发明的优点及有益效果是：本发明安装于浮标体内部，安全性、水密性得到了极大的保障，同时与浮标上方太阳能板形成互补组合供电方法，当太阳光照充足时，浮标依靠太阳能供电，当海况不好太阳光照不足波浪较大时，浮标依靠波浪发电装置供电，充分体现能源互补的优势，保障浮标在位运行的稳定性、可靠性。
本发明为国内首个安装于浮标上并位于舱内的波浪发电装置，并与太阳能发电形成互补组合供电方法，保证浮标在天气好和天气不好均可得到充足的能源供给。
本发明为国内首个充分利用浮标随波性的发电装置，并不与海面接触，不影响浮标自身的波浪监测准确性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中发电装置的结构示意图；
图3是本发明中浮标舱内永磁体的分布示意图。
图中：1.太阳能板；2.浮标体；201.浮标舱；202.浮标舱盖3.波浪发电装置；301.永磁体；302.铰接支点；303.上电极；304.线圈；305.垂体；306.下电极；307.绝缘外壳；4.蓄电池；5.整流稳压器；6.绝缘支架；7.绝缘支腿；8.太阳能板支架。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例一
如图1-2所示，本发明提供的一种用于海洋资料浮标的波浪发电装置，波浪发电装置设置于浮标体2内，波浪发电装置包括永磁体组、线圈304、蓄电池4及整流稳压器5，其中线圈304设置于永磁体组的磁场内、且上端通过铰接支点302与固定物铰接，线圈304的下端为自由端，线圈304两端的电极通过导线与整流稳压器5连接，整流稳压器5通过导线与蓄电池4连接，线圈304随浮标体2的摇摆而绕铰接支点302摆动，同时不断切割磁感线，从而使线圈304的两端产生电压，再通过整流稳压器5产生稳定的直流电输入到蓄电池4中。
浮标体2包括浮标舱201及设置于浮标舱201顶部、且用于密封浮标舱201的浮标舱盖202。整流稳压器5通过绝缘支腿7安装在浮标舱201内。
如图2所示，永磁体组设置于绝缘外壳307内，绝缘外壳307通过绝缘支架6支撑，铰接支点302设置于绝缘外壳307的顶部，线圈304的上端与铰接支点302铰接后，在绝缘外壳307内摆动。线圈304包括多股相互绝缘的铜线，多股铜线的上端汇合在一起形成上电极303，下端汇合在一起形成下电极306。上电极303和下电极306连接到整流稳压器5上，经过整流稳压器5的整流和稳压功能产生稳定的交流电输入到浮标舱201底部的蓄电池4中，进行电量存储。
进一步地，线圈304的下端设有垂体305，线圈304下端的垂体305在永磁体组的磁场内绕铰接支点302摆动，摆动方向为沿切割磁感线方向摆动。
本发明的实施例中，绝缘外壳307、绝缘支架6及绝缘支腿7均采用木质材料。
如图3所示，永磁体组为多组、且沿周向分布于浮标体2内，每组永磁体组分别对应一个线圈304。
进一步地，永磁体组包括两块永磁体301，两块永磁体301形成一组互为正负极的磁场，线圈304布设于两块永磁体301之间。
本发明的实施例中，浮标舱201内分布四组永磁体组，共八块永磁体301。
本发明的工作原理是：
线圈304的上端固定于铰接支点302，可在绕铰接支点302的一个垂直面是做快速往复运动，其运动频率和幅度与浮标体2的横摇、纵摇频率有关。由于海洋资料浮标具有测波浪的功能需求，所以海洋资料浮标的随波行十分好，其摇摆幅度和频率即很好的反应了实时海况中的波浪信息，波浪越大，浮标体2的摇摆幅度越大，波浪频率越高，浮标体2的摇摆频率也越高，从而垂体305在线圈304的牵引下以铰接支点302为圆心不停的摆动，同时不断切割磁感线，从而使上电极303和下电极306产生电压，再通过整流稳压器5产生稳定的直流电输入到蓄电池4中。海况越差时，线圈304的摆动幅度和频率越大，电流越大、电压越高。
本发明首次提出浮标舱内不接触水体的发电装置，既可以保障发电装置的安全性，又不存在水密性问题。
实施例二
如图1所示，一种用于海洋资料浮标的互补组合供电装置，包含实施例一中所述的波浪发电装置，还包括太阳能板1，太阳能板1设置于浮标体2的顶部、且通过导线与整流稳压器5连接。
进一步地，浮标体2的顶部设有太阳能板支架8，太阳能板1设置于太阳能板支架8上。太阳能板1在太阳光照充足的情况下也产生电能，经过整流稳压器5稳压后也输入到蓄电池4中进行电量存储。
整流稳压器5上有四类功能接口，一类为接太阳能板1，一类为接蓄电池4，一类是为浮标上传感器供电的输出接口，这三类接口都分正负两极；还有一类是接波浪发电装置的，波浪发电装置也有两极，但是工作时发电为交流电，所以不分正负极。本实施例中，共四组波浪发电装置，都需要单独接入整流稳压器5，不可串、并联。
浮标体2上的传感器用电需要从蓄电池4进行供应，蓄电池4具有同时进行充电和放电功能。蓄电池4为传感器供电也是先经过整流稳压器5后，再接入浮标体2上的传感器、通讯、报警等设备。
本发明的实施例中，整流稳压器5为市购产品，购置于乐清市柳市丽仕兰电气厂，型号为BKZ-20VA。
当天气较好，海况较好，光照较好时，以太阳能发电为主，为蓄电池供电，当海况较差，或到了夜间，以波浪发电为主，为蓄电池供电。
本发明将波浪发电装置安装于浮标体的内部，安全性得到了极大的保障，同时与太阳能板形成互补组合供电方式，当风平浪静和波涛汹涌时均可对浮标进行互补组合供电，保证浮标能源供给充足，运行稳定可靠。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于海洋资料浮标的波浪发电装置，其特征在于，所述波浪发电装置设置于浮标体(2)内，所述波浪发电装置包括永磁体组、线圈(304)、蓄电池(4)及整流稳压器(5)，其中线圈(304)设置于所述永磁体组的磁场内、且上端通过铰接支点(302)与固定物铰接，所述线圈(304)的下端为自由端，所述线圈(304)两端的电极通过导线与整流稳压器(5)连接，所述整流稳压器(5)通过导线与蓄电池(4)连接，所述线圈(304)随所述浮标体(2)的摇摆而绕铰接支点(302)摆动，同时不断切割磁感线，从而使线圈(304)的两端产生电压，再通过整流稳压器(5)产生稳定的直流电输入到蓄电池(4)中。
2.根据权利要求1所述的用于海洋资料浮标的波浪发电装置，其特征在于，所述永磁体组包括两块永磁体(301)，两块永磁体(301)形成一组互为正负极的磁场。
3.根据权利要求2所述的用于海洋资料浮标的波浪发电装置，其特征在于，所述永磁体组设置于绝缘外壳(307)内，所述绝缘外壳(307)通过绝缘支架(6)支撑，所述铰接支点(302)设置于所述绝缘外壳(307)的顶部。
4.根据权利要求2所述的用于海洋资料浮标的波浪发电装置，其特征在于，所述永磁体组为多组、且沿周向分布于所述浮标体(2)内，每组永磁体组分别对应一个线圈(304)。
5.根据权利要求1所述的用于海洋资料浮标的波浪发电装置，其特征在于，所述线圈(304)包括多股相互绝缘的铜线，多股铜线的上端汇合在一起形成上电极(303)，下端汇合在一起形成下电极(306)。
6.根据权利要求1所述的用于海洋资料浮标的波浪发电装置，其特征在于，所述线圈(304)的下端设有垂体(305)，所述线圈(304)在所述永磁体组的磁场内可沿切割磁感线方向摆动。
7.根据权利要求1所述的用于海洋资料浮标的波浪发电装置，其特征在于，所述整流稳压器(5)通过绝缘支腿(7)安装在所述浮标体(2)内。
8.根据权利要求1所述的用于海洋资料浮标的波浪发电装置，其特征在于，所述浮标体(2)包括浮标舱(201)及设置于所述浮标舱(201)顶部、且用于密封所述浮标舱(201)的浮标舱盖(202)。
9.一种用于海洋资料浮标的互补组合供电装置，其特征在于，包含如权利要求1-6任一项所述波浪发电装置，还包括太阳能板(1)，所述太阳能板(1)设置于所述浮标体(2)的顶部、且通过导线与整流稳压器(5)连接。
10.根据权利要求9所述的用于海洋资料浮标的互补组合供电装置，其特征在于，所述浮标体(2)的顶部设有太阳能板支架(8)，所述太阳能板(1)设置于所述太阳能板支架(8)上。
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