直线发电式波浪能供电潜标制造技术

本发明专利技术公开一种直线发电式波浪能供电潜标，其主浮体位于海平面以下半个波长距离内，主浮体的下端通过包塑钢缆和释放器，与锚系系统连接。主浮体的内部横置有能量转换模块，能量转换模块的内部沿长度方向设置有筒状的定子铁芯，定子铁芯的内壁沿自身长度方向均匀嵌入环形的线圈绕组，定子铁芯的内部设置有可滑动的动子直轴，动子直轴的外壁沿自身长度方向均匀嵌入至少两个环状的永磁铁磁极，线圈绕组和永磁铁磁极所在的环形平面均与定子铁芯的轴线相垂直，线圈绕组的输出端通过整流器与蓄电池进行电连接。本发明专利技术的有益效果是：能够在主浮体被限制了垂荡运动的前提下，利用主浮体在波浪下的纵荡和纵摇运动进行发电，能量转换环节少，发电效率高。发电效率高。发电效率高。

【技术实现步骤摘要】
直线发电式波浪能供电潜标


[0001]本专利技术涉及海洋探测潜标领域，尤其涉及一种直线发电式波浪能供电潜标。

技术介绍

[0002]现有的海洋探测潜标大部分只能进行探测，而不能自行发电，一般都是通过为潜标预先配设储电装置，以保证探测仪器的正常使用。而采用储电装置预先充电的方式，不仅探测潜标的运行时间会受到储电装置的容量的限制，还需要定期将整个探测潜标打捞起来以更换储电装置，以致浪费大量的人力。
[0003]如图1所示，无限水深下，水质点在波浪作用下做圆周运动(运动半径在水面附近达到最大；在水面以下随着深度的增加，半径迅速减小，达到水面以下约半个波长位置时便基本上不再运动)。潜标主浮体受到的浮力大于潜标自身重力，主浮体通过缆绳提供的向下的拉力维持在海平面下某一位置。在波浪运动和缆绳向下拉力的综合作用下，主浮体只能围绕着锚点发生弧线形往复运动(主要涉及纵荡和纵摇两个自由度的运动)。由于潜标主浮体的垂荡运动受到了限制，故传统的振荡浮子式和摆式等需利用浮体大幅垂荡运动的漂浮式波浪能发电技术，便无法直接应用在潜标上。
[0004]为了利用除垂荡运动以外的波浪能量进行发电，中国专利技术申请CN113187648A公开了一种基于液囊的波浪能供电潜标，其首先通过外界静压力的变化来挤压液囊，液囊发生变形后使得内部液体开始流动，接着流动的液体在恢复弹簧的配合下推动活塞，使运动板在套筒内上下运动，并带动齿条上下运动，继而带动齿轮转动，齿轮转动的动能在发电机处转换成电能。但该波浪能发电潜标存在如下不足：第一，该专利技术忽略了潜标主浮体在波浪作用下的自身运动，只利用了主浮体上方静压力的变化部分，因此其所利用的能量有限；第二，该专利技术涉及的能量转换环节多，同时考虑到流体的粘性以及机械传动部件自身的阻尼，可预见其发电效率比较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种直线发电式波浪能供电潜标，主要解决上述
技术介绍
里存在的问题，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种直线发电式波浪能供电潜标，包括有主浮体、能量转换模块、整流器、蓄电池，以及潜标领域里通用的包塑钢缆、玻璃浮球、探测器、释放器和锚系系统。所述主浮体位于目标海域海平面以下半个波长的距离内，所述主浮体的下端通过包塑钢缆与锚系系统连接。所述主浮体的内部横置有能量转换模块，所述能量转换模块的内部沿长度方向设置有筒状的定子铁芯，所述定子铁芯的内壁沿自身长度方向均匀嵌入环形的线圈绕组，所述定子铁芯的内部设置有可滑动的动子直轴，所述动子直轴的外壁沿自身长度方向均匀嵌入至少两个环状的永磁铁磁极，所述线圈绕组和所述永磁铁磁极所在的环形平面均与所述定子铁芯的轴线相垂直，所述线圈绕组的输出端通过整流器与蓄电池进行电连接。
[0007]在一些实施方式中，各个所述线圈绕组之间的间距一致，各个所述永磁铁磁极之
间的距离与所述间距相同。
[0008]在一些实施方式中，所述动子直轴的外周固定有一筒状的磁轭，所述永磁铁磁极安装在所述磁轭的外周。
[0009]在一些实施方式中，所述线圈绕组的内周与所述定子铁芯的内壁平齐。
[0010]在一些实施方式中，所述永磁铁磁极的外周与所述线圈绕组的内周间隙配合。
[0011]在一些实施方式中，所述动子直轴侧面的两远端设置有至少两个滚珠，所述滚珠沿所述动子直轴的周向均匀分布，所述动子直轴通过所述滚珠与所述定子铁芯的内壁进行滚动接触，所述滚珠用非导磁材料制作。
[0012]在一些实施方式中，所述定子铁芯内部的两端均安装有恢复弹簧，两个所述恢复弹簧的自由端均固定有橡胶块。
[0013]在一些实施方式中，还包括释放器，所述包塑钢缆通过所述释放器与所述锚系系统连接。
[0014]在一些实施方式中，还包括玻璃浮球和探测器，所述玻璃浮球和所述探测器均固定在连接所述包塑钢缆的表面。
[0015]在一些实施方式中，所述蓄电池的输出端通过所述包塑钢缆与所述探测器的输入端连接。
[0016]本专利技术的有益效果为：第一，本专利技术能够在潜标主浮体被限制了垂荡运动的前提下，在主浮体在波浪下发生纵荡和纵摇运动时，能量转换模块里的动子直轴在惯性力作用下于定子铁芯内部做往复运动，与此同时线圈绕组切割磁感线而感应发电；第二，本专利技术的能量转换环节少，机械阻尼低，发电效率高。
附图说明
[0017]图1为水质点和潜标主浮体在波浪作用下的运动示意图(无限水深下)；
[0018]图2为本专利技术实施例公开的直线发电式波浪能供电潜标的结构示意图；
[0019]图3为本专利技术实施例公开的能量转换模块的结构示意图；
[0020]图4a为本专利技术在使用状态下向右纵荡和纵摇的示意图；
[0021]图4b为本专利技术在使用状态下向左纵荡和纵摇的示意图。
[0022]其中：1
‑
主浮体，2
‑
包塑钢缆，3
‑
锚系系统，4
‑
能量转换模块，5
‑
整流器，6
‑
蓄电池，7
‑
释放器，8
‑
玻璃浮球，9
‑
探测器，401
‑
定子铁芯，402
‑
线圈绕组，403
‑
动子直轴，404
‑
永磁铁磁极，405
‑
磁轭，406
‑
滚珠，407
‑
恢复弹簧，408
‑
橡胶块。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的内容做进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。
[0024]本实施例提出了一种直线发电式波浪能供电潜标，能够在潜标主浮体1被限制了垂荡运动的前提下，在主浮体1在波浪下发生纵荡和纵摇运动时，能量转换模块4里的动子直轴403在惯性力作用下于定子铁芯内401部做往复运动，与此同时线圈绕组402切割磁感
线而感应发电。
[0025]如图2和3所示，该潜标包括有主浮体、能量转换模块、整流器、蓄电池，以及潜标领域里通用的包塑钢缆、玻璃浮球、探测器、释放器和锚系系统。主浮体位于海平面以下半个波长距离内。主浮体1的下端通过包塑钢缆2与锚系系统3连接，主浮体1的内部横置有能量转换模块4，能量转换模块4的内部沿长度方向设置有筒状的定子铁芯401，定子铁芯401的内壁沿自身长度方向均匀嵌入环形的线圈绕组402，定子铁芯401的内部设置有可滑动的动子直轴403，动子直轴403的外壁沿自身长度方向均匀嵌入至少两个环状的永磁铁磁极404，线圈绕组402和永磁铁磁极404所在的环形平面均与定子铁芯401的轴线相垂直，线圈绕组402的输出端通过整流器5与蓄电池6进行电连接。
[0026]需要说明的是，上述定子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直线发电式波浪能供电潜标，其特征在于，包括主浮体，所述主浮体的下端通过包塑钢缆与锚系系统连接，所述主浮体的内部横置有能量转换模块，所述能量转换模块的内部沿长度方向设置有筒状的定子铁芯，所述定子铁芯的内壁沿自身长度方向均匀嵌入环形的线圈绕组，所述定子铁芯的内部设置有可滑动的动子直轴，所述动子直轴的外壁沿自身长度方向均匀嵌入至少两个环状的永磁铁磁极，所述线圈绕组和所述永磁铁磁极所在的环形平面均与所述定子铁芯的轴线相垂直，所述线圈绕组的输出端通过整流器与蓄电池进行电连接。2.如权利要求1所述的直线发电式波浪能供电潜标，其特征在于，各个所述线圈绕组之间的间距一致，各个所述永磁铁磁极之间的距离与所述间距相同。3.如权利要求1所述的直线发电式波浪能供电潜标，其特征在于，所述动子直轴的外周固定有一筒状的磁轭，所述永磁铁磁极安装在所述磁轭的外周。4.如权利要求1所述的直线发电式波浪能供电潜标，其特征在于，所述线圈绕组的内周与所述定子铁芯的内壁平齐。5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐婉贞，盛松伟，王文胜，王文秀，丁伟伟，王振鹏，鲁文钊，杜兵，
申请(专利权)人：南方海洋科学与工程广东省实验室广州，
类型：发明
国别省市：