CN202789306U - 浮标用直线式磁极运动型波浪能发电装置 - Google Patents

Abstract

一种浮标用直线式磁极运动型波浪能发电装置，属于海洋浮标的自发电装置。包括受力体、原动体、活塞、活塞杆、联轴器、复原弹簧、发电体、电枢套筒、电枢、传动杆和磁极组，活塞杆的中部与活塞固定、一端连接联轴器、另一端与受力体固定，活塞与原动体的腔壁构为滑动密封连接，复原弹簧的一端与活塞抵触、另一端与原动体抵触，传动杆的中部固定在磁极组上、一端探出发电体外、另一端与联轴器连接，磁极组由多个磁极构成，相邻磁极间呈N极、S极交替排列，多个电枢固定在电枢套筒的内壁上且插设在相邻磁极间，磁极组随受力体产生上下往复位移，与电枢之间产生相对直线运动。优点：提高发电装置的效率，降低机械故障几率和减轻维护工作量。

Description

浮标用直线式磁极运动型波浪能发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种浮标用直线式磁极运动型波浪能发电装置，特别是一种利用海洋中的波浪能，能随海浪中浪与涌波动的周期为浮标提供非正弦的正负交变电能的装置，属于海洋浮标的自发电装置。

背景技术

海洋浮标是在海洋气候环境监测和权益保护观测领域广泛使用的一种数据采集及数据传输设备，需要保持连续供电，其电能来源于蓄电池。利用海洋波浪发电供给海洋浮标，已成为海洋浮标供电设备的发展方向。目前的相关技术，如中国发明专利申请公布号CN102269103A所公开的一种 “曲轴式浮标用波浪能发电装置”、中国发明专利申请公布号CN101021200A所公开的一种“浪涌蓄能自发电浮标”、以及中国发明专利申请公布号CN102287312A所公开的一种“液压式波浪能发电装置”，还有其它许多利用波浪能发电的专利申请和文献等，均以各种方式将海浪中浪与涌的波动转换为机械旋转运动，再通过机械旋转运动带动发电机发电。在上述运动形式转换过程中，会随之产生机械能量损耗，降低波浪能发电装置的效率，同时增加机械故障几率和维护工作量。

    鉴于上述情况，有必要取消以获得机械旋转为目的的运动形式转换过程，直接将海浪中浪和涌自然起伏形成的上下直线运动形式转化为电能。由于电力电子技术的发展，可以将多种形式的电能存储到蓄电池，不必苛求发电装置输出标准的交流电或直流电，下面所作的技术说明是基于这个前提。

发明内容

本实用新型的任务在于提供一种供海洋浮标使用的，磁极直线往复运动，电枢静止，无机械旋转的浮标用直线式磁极运动型波浪能发电装置。 

本实用新型的任务是这样来完成的，一种浮标用直线式磁极运动型波浪能发电装置，其特点是：包括受力体、原动体、活塞、活塞杆、联轴器、复原弹簧、发电体、电枢套筒、电枢、传动杆和磁极组，所述活塞杆的中部与活塞固定并且穿过活塞的轴向中心、活塞杆的一端在穿过复原弹簧的中心和原动体顶部安装的原动体滑动轴承后其上连接有联轴器、活塞杆的另一端在穿过原动体底部的通孔后伸展至原动体的下方并且与所述的受力体固定，所述的活塞置于原动体内且与所述原动体的腔壁之间构为滑动密封连接，所述的复原弹簧同样置于原动体内，复原弹簧的一端与活塞的上平面相抵触、复原弹簧的另一端与原动体顶部的内壁相抵触，所述传动杆的中部固定在所述的磁极组上并且穿过磁极组的轴向中心，传动杆的一端在穿过发电体顶部安装的发电体顶部滑动轴承后探出所述的发电体外，传动杆的另一端在穿过发电体底部安装的发电体底部滑动轴承后与所述的联轴器连接，所述的磁极组由多个磁极构成，多个磁极沿圆周方向间隔设置，且相邻磁极间呈N极、S极交替排列而组成磁极对，所述的电枢套筒固定在所述发电体的型腔内，所述电枢的数量同样为多个，多个电枢间隔固定在所述电枢套筒的内壁上，且分别插设在磁极组的相对应的磁极对之间，同时与磁极保持一定的间隙，由多个电枢与磁极组的多个磁极对配合而形成多个发电单元，所述的磁极组随受力体产生上下往复位移，与电枢之间产生相对直线运动而无任何机械旋转。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述的电枢为一矩形印刷电路板，其两面均匀分布有多组线圈，多组线圈进行任意的串联和/或并联组合后，两端分别连接在矩形印刷电路板的电枢集电A端子和电枢集电B端子上，由电枢集电A端子和电枢集电B端子输出的随波浪周期变化的正反向电流，向海洋浮标提供电能。

在本实用新型的另一个具体实施例中，所述的矩形印刷电路板上开设有用于固定电枢的电枢固定螺孔。

在本实用新型的再一个具体实施例中，所述的磁极组在圆周直径方向上相对的两个磁极的极性是相反的。

在本实用新型的又一个具体实施例中，所述的受力体与活塞杆的一端之间还设置有支架，所述支架的一端焊接在活塞杆上，支架的另一端焊接在受力体上。

在本实用新型的还有一个具体实施例中，所述原动体顶部的壁体上还开设有用于与外界空气相通的通气孔。

在本实用新型的进而一个具体实施例中，所述电枢的宽度与所述磁极组中的磁极宽度相一致。

在本实用新型的更而一个具体实施例中，所述的电枢上形成有电枢绕组切割磁力线区域，所述电枢绕组切割磁力线区域的高度小于所述磁极组中的磁极的高度。

本实用新型在利用海浪起伏发电的过程中，没有向机械旋转变换的环节，且有多个发电单元，因此与已有技术相比机械能量损耗减小，可提高波浪能发电装置的效率，同时降低机械故障几率和减轻维护工作量。

附图说明

图1为本实用新型的一个具体的实施例的结构图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为本实用新型的电枢的一实施例平面结构图。

图中：1.受力体；2.支架；3.原动体；4.活塞；5.活塞杆；6.原动体滑动轴承；7.联轴器；8.通气孔；9.复原弹簧；10.发电体；11.电枢套筒；12.电枢；13. 发电体顶部滑动轴承；14.传动杆；15.磁极组；16.发电体底部滑动轴承；17.电枢集电A端子；18.电枢集电B端子；19.线圈；20. 电枢绕组切割磁力线区域；21.电枢固定螺孔。

具体实施方式

为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式结合附图作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的技术方案范畴。

请参见图1、图2和图3，本实用新型一种浮标用直线式磁极运动型波浪能发电装置，包括受力体1、支架2、原动体3、活塞4、活塞杆5、原动体滑动轴承6、联轴器7、通气孔8、复原弹簧9、发电体10、电枢套筒11、电枢12、发电体顶部滑动轴承13、传动杆14、磁极组15、发电体底部滑动轴承16、电枢集电A端子17、电枢集电B端子18、线圈19、电枢绕组切割磁力线区域20和电枢固定螺孔21。所述活塞杆5的中部与活塞4固定并且穿过活塞4的轴向中心、活塞杆5的一端在穿过复原弹簧9的中心和原动体3顶部安装的原动体滑动轴承6后其上连接有联轴器7、活塞杆5的另一端在穿过原动体3底部的通孔后伸展至原动体3的下方并且与所述的受力体1固定，所述的活塞杆5的一端与原动体滑动轴承6之间构成滑动连接。所述的受力体1与活塞杆5的一端之间还设置有支架2，所述支架2的一端焊接在活塞杆5上，支架2的另一端焊接在受力体1上，通过支架2将受力体1固定在所述活塞杆5的一端。所述的活塞4置于原动体3内且与所述原动体3的腔壁之间构为滑动密封连接。所述的复原弹簧9同样置于原动体3内，复原弹簧9的一端与活塞4的上平面相抵触、复原弹簧9的另一端与原动体3顶部的内壁相抵触。所述传动杆14的中部固定在所述的磁极组15上并且穿过磁极组15的轴向中心，传动杆14的一端在穿过发电体10顶部安装的发电体顶部滑动轴承13后探出所述的发电体10外，传动杆14的另一端在穿过发电体10底部安装的发电体底部滑动轴承16后与所述的联轴器7连接，所述的传动杆14分别与发电体顶部滑动轴承13、发电体底部滑动轴承16之间构为滑动连接。所述原动体3顶部的壁体上还开设有用于与外界空气相通的通气孔8。所述的磁极组15由多个磁极构成，多个磁极沿圆周方向呈棘齿状间隔设置，且相邻磁极间呈N极、S极交替排列而组成磁极对，同时使磁极组15在圆周直径方向上相对的两个磁极的极性相反（如图2所示）。所述的电枢套筒11固定在所述发电体10的型腔内，所述电枢12的数量同样为多个，多个电枢12呈等间距间隔固定在所述电枢套筒11的内壁上，且分别插设在磁极组15的相对应的磁极对之间，同时与磁极保持一定的间隙，由多个电枢12与磁极组15的多个磁极对配合而形成多个发电单元，所述的磁极组15随受力体1产生上下往复位移，与电枢12之间产生相对直线运动，无任何机械旋转。

本实用新型所述的电枢12为一矩形印刷电路板，其两面均匀分布有多组线圈19，线圈19以印刷电路的工艺制作在电路板上，多组线圈19之间进行任意的串联和/或并联组合后，两端分别连接在矩形印刷电路板的电枢集电A端子17和电枢集电B端子18上；同时应保证电枢12的宽度与磁极组15中的磁极宽度一致，电枢12上所形成的电枢绕组切割磁力线区域20的高度小于磁极组15中磁极的高度。

在矩形印刷电路板上还开设有电枢固定螺孔21，所述的电枢12通过电枢固定螺孔21固定安装在电枢套筒11的内壁上。这样，电枢12相对于磁极组15处于静止状态，相对于受力体1的上下直线运动，电枢集电A端子17和电枢集电B端子18上的引出线处于静止状态，不受拉伸作用。

请继续参阅图1、图2和图3叙述本实用新型的工作原理：首先，将原动体3和发电体10固定于海洋浮标上，受力体1浸在海面，受力体1在波浪和复原弹簧9的共同作用下垂直往复运动。当波峰经过受力体1时，受力体1由于浮力作用向上运动，推动活塞杆5、活塞4、联轴器7、传动杆14和磁极组15整体向上运动，多个电枢12上的多组线圈19切割磁极组15的多个磁极对之间的磁力线，经电枢集电A端子17和电枢集电B端子18给海洋浮标输出正向电流，复原弹簧9被活塞4压缩，活塞4与原动体3内壁间的空气从通气孔8排出。当波谷经过受力体1时，受力体1在自身重力和复原弹簧9的回复力作用下向下运动，拉动活塞杆5、活塞4、联轴器7、传动杆14和磁极组15整体向下运动，多个电枢12上的多组线圈19切割磁极组15的多个磁极对之间的磁力线，经电枢集电A端子17和电枢集电B端子18输出反向电流，复原弹簧9随活塞4向下运动被释放，空气从通气孔8吸入活塞4与原动体3内壁间的空间。由电枢集电A端子17和电枢集电B端子18输出的随波浪周期变化的正反向电流，向海洋浮标提供电能。

综上所述，采用了以上技术方案后，克服了已有技术中的欠缺，达到了发明目的，体现了申请人所述的技术效果。

Claims (8)

1.一种浮标用直线式磁极运动型波浪能发电装置，其特征在于：包括受力体(1)、原动体(3)、活塞(4)、活塞杆(5)、联轴器(7)、复原弹簧(9)、发电体(10)、电枢套筒(11)、电枢(12)、传动杆(14)和磁极组(15)，所述活塞杆(5)的中部与活塞(4)固定并且穿过活塞(4)的轴向中心、活塞杆(5)的一端在穿过复原弹簧(9)的中心和原动体(3)顶部安装的原动体滑动轴承(6)后其上连接有联轴器(7)、活塞杆(5)的另一端在穿过原动体(3)底部的通孔后伸展至原动体(3)的下方并且与所述的受力体(1)固定，所述的活塞(4)置于原动体(3)内且与所述原动体(3)的腔壁之间构为滑动密封连接，所述的复原弹簧(9)同样置于原动体(3)内，复原弹簧(9)的一端与活塞(4)的上平面相抵触、复原弹簧(9)的另一端与原动体(3)顶部的内壁相抵触，所述传动杆(14)的中部固定在所述的磁极组(15)上并且穿过磁极组(15)的轴向中心、传动杆(14)的一端在穿过发电体(10)顶部安装的发电体顶部滑动轴承(13)后探出所述的发电体(10)外、传动杆(14)的另一端在穿过发电体(10)底部安装的发电体底部滑动轴承(16)后与所述的联轴器(7)连接，所述的磁极组(15)由多个磁极构成，多个磁极沿圆周方向间隔设置，且相邻磁极间呈N极、S极交替排列而组成磁极对，所述的电枢套筒(11)固定在所述发电体(10)的型腔内，所述电枢(12)的数量同样为多个，多个电枢(12)间隔固定在所述电枢套筒(11)的内壁上，且分别插设在磁极组(15)的相对应的磁极对之间，同时与磁极保持一定的间隙，由多个电枢(12)与磁极组(15)的多个磁极对配合而形成多个发电单元，所述的磁极组(15)随受力体(1)产生上下往复位移，与电枢(12)之间产生相对直线运动而无任何机械旋转。

2.根据权利要求1所述的浮标用直线式磁极运动型波浪能发电装置，其特征在于所述的电枢(12)为一矩形印刷电路板上，其两面均匀分布有多组线圈(19)，多组线圈(19)进行任意的串联和/或并联组合后，两端分别连接在矩形印刷电路板的电枢集电A端子(17)和电枢集电B端子(18)上，由电枢集电A端子(17)和电枢集电B端子(18)输出的随波浪周期变化的正反向电流，向海洋浮标提供电能。

3.根据权利要求2所述的浮标用直线式磁极运动型波浪能发电装置，其特征在于所述的矩形印刷电路板上开设有用于固定电枢(12)的电枢固定螺孔(21)。

4.根据权利要求1所述的浮标用直线式磁极运动型波浪能发电装置，其特征在于所述的磁极组(15)在圆周直径方向上相对的两个磁极的极性是相反的。

5.根据权利要求1所述的浮标用直线式磁极运动型波浪能发电装置，其特征在于所述的受力体(1)与活塞杆(5)的一端之间还设置有支架(2)，所述支架(2)的一端焊接在活塞杆(5)上，支架(2)的另一端焊接在受力体(1)上。

6.根据权利要求1所述的浮标用直线式磁极运动型波浪能发电装置，其特征在于所述原动体(3)顶部的壁体上还开设有用于与外界空气相通的通气孔(8)。

7.根据权利要求1所述的浮标用直线式磁极运动型波浪能发电装置，其特征在于所述电枢(12)的宽度与所述磁极组(15)中的磁极宽度相一致。

8.根据权利要求1所述的浮标用直线式磁极运动型波浪能发电装置，其特征在于所述的电枢(12)上形成有电枢绕组切割磁力线区域(20)，所述电枢绕组切割磁力线区域(20)的高度小于所述磁极组(15)中的磁极的高度。

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