本发明专利技术公开了一种波浪能和太阳能互补的漂流浮标自供电装置，装置中的漂流浮标主体包括太阳能电池板发电部分、波浪能发电部分以及控制器部分，每个部分之间用导线进行连接。太阳能电池板发电部分位于漂流浮标主体的顶部，此部分露出海面，便于将太阳能转换为电能；波浪能发电部分主要由波浪能捕获机构和圆筒型永磁直线发电机构成，位于漂流浮标的中部，此部分与海面相交，便于波浪能捕获机构捕获波浪能；控制器部分位于漂流浮标的底部，此部分主要包括CPU、AC/DC转换模块、电源管理模块以及蓄电池，主要用于将太阳能电池板输出的电压和圆筒型永磁直线发电机输出的电压经过处理后存储至电池中，以供漂流浮标数据采集系统以及通讯系统等使用。
【技术实现步骤摘要】
一种波浪能和太阳能互补的漂流浮标自供电装置
本专利技术涉及一种波浪能和太阳能互补的漂流浮标自供电装置，属于可再生能源综合利用领域。
技术介绍
漂流浮标是目前应用较为广泛的海洋水文气象监测平台，它是在海面或一定深度随海流漂动的浮标，用卫星或声学方法获得其位置信息，用拉格朗日法由浮标流动轨迹得到海流。漂流浮标属于抛弃式，其在海上长期连续监测无法收回和更换电池，因此漂流浮标长期持续供电是难题之一。随着科学技术的发展，现可利用的海上自然资源发电技术主要有风能、太阳能以及波浪能等，设计一种可自供电的漂流浮标装置成为了热门研究方向。如专利号CN205643749U公布的一种海洋气象监测漂流浮标，其采用的供电模式是太阳能电池板供电。通过太阳能电池板输出的电压接到太阳能转换电路，通过一系列转换得到系统所需的工作电压，实现了漂流浮标的自供电。但这种漂流浮标的工作环境受到天气的限制，只能在太阳能充足的天气环境下使用，在风雨天气就失去了作用。并且由于太阳能电池板输出的电压较小，故需要多块电池板串并联才能得到系统所需的工作电压，涉及到多块太阳能电池板，故其安装结构是关键技术，而该海洋气象监测漂流浮标没有涉及说明。如专利号CN206054168U公布的海洋智能发电装置。该装置包括轻质筏和重质筏。当遇到波浪时，波浪推动轻质筏上下运动，进而带动转动轴以及斜齿轮发生转动，从而使得小斜齿轮也发生转动，最终使得与其相连的第一交流发电机工作发电。同时当轻质筏和重质筏在海面水平移动时，也可以使得水轮转动，使得与其相连的第二交流发电机工作发电，另外太阳能发电电池也可以获取太阳能进行发电，最终它们工作产生的电能可以通过整流器调整电流方向后存入蓄电池中。该装置综合利用了波浪能和太阳能，能不同的天气利用不同的可再生能源发电。该发电装置的优点在于其重质筏面积大可直接将多块太阳能电池板安装在重质筏表面。但发电装置的缺点在于采用两个发电机增加了发电装置的自重，使得轻质筏和重质筏在遇到波浪时，上下运动幅度受到限制，影响了发电机的发电效率；此外该装置将太阳能电池板与重质筏安装在一起，会导致重质筏上下运动时太阳能电池板受到海水，长期以往会影响太阳能电池板的使用寿命。考虑到漂流浮标的空间以及漂流特性，海洋智能发电装置不适合应用到漂流浮标上。
技术实现思路
本专利技术为了解决漂流浮标长期供电的技术难题以及现有技术的局限性，提供了一种波浪能和太阳能互补的漂流浮标自供电装置。该装置不仅有效的解决了发电机自重影响波浪能捕获的缺陷，而且解决了太阳能发电部分和波浪能发电机部分互相干扰的问题，实现了漂流浮标在不同天气下长期供电的目的。本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：一种波浪能和太阳能互补的漂流浮标自供电装置，包括漂流浮标主体和主体外壳，所述主体外壳内部通过隔板分为上部和下部，且所述主体外壳外部的上端罩有透明外壳；所述漂流浮标主体包括太阳能电池板发电部分、波浪能发电部分以及控制器部分，所述太阳能电池板发电部分包括太阳能电池板，所述太阳能电池板设置于透明外壳中；所述波浪能发电部分包括波浪能捕获机构和圆筒型永磁直线发电机，所述圆筒型永磁直线发电机设置于主体外壳中的上部，所述圆筒型永磁直线发电机包括运动轴，所述运动轴上设置有两种极性相反的永磁体，所述两种极性相反的永磁体间隔分布在运动轴上，所述运动轴上极性相反的永磁体之间安装有动子磁轭，且所述运动轴的外周安装有绕组；所述运动轴的下端还连接有拉簧，所述拉簧一端连接运动轴，所述拉簧的另一端连接主体外壳内部的隔板；所述波浪能捕获机构包括浮子和固定缸体，所述固定缸体与主体外壳连接，且固定缸体处于主体外壳上部的外侧；所述固定缸体中转动安装有圆盘，所述圆盘上开设有轴孔，所述圆盘通过轴孔过盈配合连接有转轴，所述转轴水平设置，且转轴伸入主体外壳中，所述转轴远离圆盘的一端转动安装有盘形凸轮，且所述盘形凸轮位于圆筒型永磁直线发电机运动轴的下侧；所述浮子下端安装有运动杆，所述运动杆竖直设置，且所述运动杆伸入固定缸体中；所述圆盘上通过销一和销二连接有连杆，所述销一位于圆盘的边缘和连杆的一端端口，所述销二位于圆盘的中心和连杆的中心，所述连杆远离销一的端口通过销三连接运动杆远离浮子的端口；所述控制器部分设置于主体外壳的下部，所述控制器部分包括CPU、用于将波浪能发电部分交流电转换为直流电的AC/DC转换模块、电源管理模块和用于存储电能的蓄电池，所述电源管理模块用于管理波浪能发电部分和太阳能电池板输出的电能，并通过稳压滤波处理后输入到蓄电池；所述圆筒型永磁直线发电机的输出端连接AC/DC转换模块的输入端，所述AC/DC转换模块的输出端连接电源管理模块的输入端，且所述太阳能电池板也连接电源管理模块的输入端，所述电源管理模块的输出端连接蓄电池。进一步的，所述太阳能电池板有五块，其中一块太阳能电池板水平放置，其余四块太阳能电池板分别在水平放置的太阳能电池板四个周边倾斜放置，所述倾斜放置的四块太阳能电池板朝向水平放置的太阳能电池板。进一步的，倾斜放置的四块太阳能电池板的倾斜角度为45°。进一步的，所述固定缸体通过固定杆固定在主体外壳上，所述固定杆一端与主体外壳固定连接，所述固定杆另一端与固定缸体固定连接。本专利技术的有益效果为：本专利技术可在阳光充足和风雨天气工作，使用该装置漂流浮标可在不同的天气实现自供电。本专利技术采用了波浪能捕获机构与漂流浮标壳体分开的结构，解决了圆筒型永磁直线发电机以及浮标的自重影响捕获机构捕获波浪能的问题。本专利技术结合了漂流浮标的特性，搭载上监测系统以及通讯系统就是一种新型的漂流浮标。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是本专利技术波浪能捕获机构的结构示意图；图3是本专利技术太阳能电池板的安装俯视示意图；图4是圆筒型永磁直线发电机的运动轴刚开始运动时的磁通方向示意图；图5是圆筒型永磁直线发电机的运动轴运动一个齿距后的磁通方向示意图；图6是本专利技术线路连接示意图。附图标记说明1-控制器部分、2-拉簧、3-动子磁轭、4-永磁体磁极、5-太阳能电池板、6-透明外壳、7-浮子、8-运动杆、9-固定缸体、10-固定杆、11-圆盘、12-转轴、13-绕组、14-盘形凸轮、15-轴孔、16-连杆、17-销一、18-朝向轴线的永磁体、20-背离轴线的永磁体、21-销二、22-销三、23-主体外壳、24-隔板、25-运动轴。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。如图1所示，一种波浪能和太阳能互补的漂流浮标自供电装置，包括漂流浮标主体和主体外壳23。主体外壳23内部通过隔板24分为上部和下部，且主体外壳23外部的上端罩有透明外壳6。漂流浮标主体包括太阳能电池板发电部分、波浪能发电部分以及控制器部分1，所述太阳能电池板发电部分包括太阳能电池板5，太阳能电池板设置于透明外壳6中。本专利技术的太阳能电池板5安装在主体外壳23的顶部。考虑到太阳能电池单片输出电压较小，故采用5片太阳能电池板。受到漂流浮标整体空间的限制，故采用空间安装的方式，如附图3所示，中间的太阳能电池板水平安装，其余四块太阳能电池板分别在水平放置的太阳能电池板四个周边倾斜放置，所述倾斜放置的四块太阳能电池板朝向水平放置的太阳能电池本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种波浪能和太阳能互补的漂流浮标自供电装置，其特征在于：包括漂流浮标主体和主体外壳(23)，所述主体外壳(23)内部通过隔板(24)分为上部和下部，且所述主体外壳(23)外部的上端罩有透明外壳(6)；所述漂流浮标主体包括太阳能电池板发电部分、波浪能发电部分以及控制器部分(1)，所述太阳能电池板发电部分包括太阳能电池板(5)，所述太阳能电池板设置于透明外壳(6)中；所述波浪能发电部分包括波浪能捕获机构和圆筒型永磁直线发电机，所述圆筒型永磁直线发电机设置于主体外壳(23)中的上部，所述圆筒型永磁直线发电机包括运动轴(25)，所述运动轴(25)上设置有两种极性相反的永磁体，所述两种极性相反的永磁体间隔分布在运动轴(25)上，所述运动轴(25)上极性相反的永磁体之间安装有动子磁轭(3)，且所述运动轴(25)的外周安装有绕组(13)；所述运动轴(25)的下端还连接有拉簧(2)，所述拉簧(2)一端连接运动轴，所述拉簧(2)的另一端连接主体外壳(25)内部的隔板(24)；所述波浪能捕获机构包括浮子(7)和固定缸体(9)，所述固定缸体(9)与主体外壳(25)连接，且固定缸体(9)处于主体外壳(25)上部的外侧；所述固定缸体(9)中转动安装有圆盘(11)，所述圆盘(11)上开设有轴孔(15)，所述圆盘(11)通过轴孔(15)过盈配合连接有转轴(12)，所述转轴(12)水平设置，且转轴(12)伸入主体外壳(25)中，所述转轴(12)远离圆盘(11)的一端转动安装有盘形凸轮(14)，且所述盘形凸轮(14)位于圆筒型永磁直线发电机运动轴(25)的下侧；所述浮子(7)下端安装有运动杆(8)，所述运动杆(8)竖直设置，且所述运动杆(8)伸入固定缸体(9)中；所述圆盘(11)上通过销一(17)和销二(21)连接有连杆(16)，所述销一(17)位于圆盘(11)的边缘和连杆(16)的一端端口，所述销二(21)位于圆盘(11)的中心和连杆(16)的中心，所述连杆(16)远离销一(17)的端口通过销三(22)连接运动杆(8)远离浮子(7)的端口；所述控制器部分(1)设置于主体外壳(25)的下部，所述控制器部分(1)包括CPU、用于将波浪能发电部分交流电转换为直流电的AC/DC转换模块、电源管理模块和用于存储电能的蓄电池，所述电源管理模块用于管理波浪能发电部分和太阳能电池板(5)输出的电能，并通过稳压滤波处理后输入到蓄电池；所述圆筒型永磁直线发电机的输出端连接AC/DC转换模块的输入端，所述AC/DC转换模块的输出端连接电源管理模块的输入端，且所述太阳能电池板(5)也连接电源管理模块的输入端，所述电源管理模块的输出端连接蓄电池。...
【技术特征摘要】
1.一种波浪能和太阳能互补的漂流浮标自供电装置，其特征在于：包括漂流浮标主体和主体外壳(23)，所述主体外壳(23)内部通过隔板(24)分为上部和下部，且所述主体外壳(23)外部的上端罩有透明外壳(6)；所述漂流浮标主体包括太阳能电池板发电部分、波浪能发电部分以及控制器部分(1)，所述太阳能电池板发电部分包括太阳能电池板(5)，所述太阳能电池板设置于透明外壳(6)中；所述波浪能发电部分包括波浪能捕获机构和圆筒型永磁直线发电机，所述圆筒型永磁直线发电机设置于主体外壳(23)中的上部，所述圆筒型永磁直线发电机包括运动轴(25)，所述运动轴(25)上设置有两种极性相反的永磁体，所述两种极性相反的永磁体间隔分布在运动轴(25)上，所述运动轴(25)上极性相反的永磁体之间安装有动子磁轭(3)，且所述运动轴(25)的外周安装有绕组(13)；所述运动轴(25)的下端还连接有拉簧(2)，所述拉簧(2)一端连接运动轴，所述拉簧(2)的另一端连接主体外壳(25)内部的隔板(24)；所述波浪能捕获机构包括浮子(7)和固定缸体(9)，所述固定缸体(9)与主体外壳(25)连接，且固定缸体(9)处于主体外壳(25)上部的外侧；所述固定缸体(9)中转动安装有圆盘(11)，所述圆盘(11)上开设有轴孔(15)，所述圆盘(11)通过轴孔(15)过盈配合连接有转轴(12)，所述转轴(12)水平设置，且转轴(12)伸入主体外壳(25)中，所述转轴(12)远离圆盘(11)的一端转动安装有盘形凸轮(14)，且所述盘形凸轮(14)位于圆筒型永磁直线发电机运动轴(25)的下侧；所述浮子(7)下端安装有运动杆(8)，所述运动杆(8)竖直设置，且所述运动...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘云平，王月鹏，刘青山，刘佳，王皖东，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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