專利名稱：浮標(biāo)用直線式磁極運(yùn)動(dòng)型波浪能發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種浮標(biāo)用直線式磁極運(yùn)動(dòng)型波浪能發(fā)電裝置，特別是一種利用海洋中的波浪能，能隨海浪中浪與涌波動(dòng)的周期為浮標(biāo)提供非正弦的正負(fù)交變電能的裝置，屬于海洋浮標(biāo)的自發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
海洋浮標(biāo)是在海洋氣候環(huán)境監(jiān)測(cè)和權(quán)益保護(hù)觀測(cè)領(lǐng)域廣泛使用的一種數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，需要保持連續(xù)供電，其電能來(lái)源于蓄電池。利用海洋波浪發(fā)電供給海洋浮標(biāo)，已成為海洋浮標(biāo)供電設(shè)備的發(fā)展方向。目前的相關(guān)技術(shù)，如中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公布號(hào)CN102269103A所公開(kāi)的一種“曲軸式浮標(biāo)用波浪能發(fā)電裝置”、中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公布號(hào)CN101021200A所公開(kāi)的一種“浪涌蓄能自發(fā)電浮標(biāo)”、以及中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公布號(hào) CN102287312A所公開(kāi)的一種“液壓式波浪能發(fā)電裝置”，還有其它許多利用波浪能發(fā)電的專利申請(qǐng)和文獻(xiàn)等，均以各種方式將海浪中浪與涌的波動(dòng)轉(zhuǎn)換為機(jī)械旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)機(jī)械旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。在上述運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換過(guò)程中，會(huì)隨之產(chǎn)生機(jī)械能量損耗，降低波浪能發(fā)電裝置的效率，同時(shí)增加機(jī)械故障幾率和維護(hù)工作量。鑒于上述情況，有必要取消以獲得機(jī)械旋轉(zhuǎn)為目的的運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換過(guò)程，直接將海浪中浪和涌自然起伏形成的上下直線運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)化為電能。由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，可以將多種形式的電能存儲(chǔ)到蓄電池，不必苛求發(fā)電裝置輸出標(biāo)準(zhǔn)的交流電或直流電，下面所作的技術(shù)說(shuō)明是基于這個(gè)前提。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的任務(wù)在于提供一種供海洋浮標(biāo)使用的，磁極直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，電樞靜止，無(wú)機(jī)械旋轉(zhuǎn)的浮標(biāo)用直線式磁極運(yùn)動(dòng)型波浪能發(fā)電裝置。本實(shí)用新型的任務(wù)是這樣來(lái)完成的，一種浮標(biāo)用直線式磁極運(yùn)動(dòng)型波浪能發(fā)電裝置，其特點(diǎn)是包括受力體、原動(dòng)體、活塞、活塞桿、聯(lián)軸器、復(fù)原彈簧、發(fā)電體、電樞套筒、電樞、傳動(dòng)桿和磁極組，所述活塞桿的中部與活塞固定并且穿過(guò)活塞的軸向中心、活塞桿的一端在穿過(guò)復(fù)原彈簧的中心和原動(dòng)體頂部安裝的原動(dòng)體滑動(dòng)軸承后其上連接有聯(lián)軸器、活塞桿的另一端在穿過(guò)原動(dòng)體底部的通孔后伸展至原動(dòng)體的下方并且與所述的受力體固定，所述的活塞置于原動(dòng)體內(nèi)且與所述原動(dòng)體的腔壁之間構(gòu)為滑動(dòng)密封連接，所述的復(fù)原彈簧同樣置于原動(dòng)體內(nèi)，復(fù)原彈簧的一端與活塞的上平面相抵觸、復(fù)原彈簧的另一端與原動(dòng)體頂部的內(nèi)壁相抵觸，所述傳動(dòng)桿的中部固定在所述的磁極組上并且穿過(guò)磁極組的軸向中心，傳動(dòng)桿的一端在穿過(guò)發(fā)電體頂部安裝的發(fā)電體頂部滑動(dòng)軸承后探出所述的發(fā)電體外，傳動(dòng)桿的另一端在穿過(guò)發(fā)電體底部安裝的發(fā)電體底部滑動(dòng)軸承后與所述的聯(lián)軸器連接，所述的磁極組由多個(gè)磁極構(gòu)成，多個(gè)磁極沿圓周方向間隔設(shè)置，且相鄰磁極間呈N極、S極交替排列而組成磁極對(duì)，所述的電樞套筒固定在所述發(fā)電體的型腔內(nèi)，所述電樞的數(shù)量同樣為多個(gè)，多個(gè)電樞間隔固定在所述電樞套筒的內(nèi)壁上，且分別插設(shè)在磁極組的相對(duì)應(yīng)的磁極對(duì)之間，同時(shí)與磁極保持一定的間隙，由多個(gè)電樞與磁極組的多個(gè)磁極對(duì)配合而形成多個(gè)發(fā)電單元，所述的磁極組隨受力體產(chǎn)生上下往復(fù)位移，與電樞之間產(chǎn)生相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)而無(wú)任何機(jī)械旋轉(zhuǎn)。 在本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述的電樞為一矩形印刷電路板，其兩面均勻分布有多組線圈，多組線圈進(jìn)行任意的串聯(lián)和/或并聯(lián)組合后，兩端分別連接在矩形印刷電路板的電樞集電A端子和電樞集電B端子上，由電樞集電A端子和電樞集電B端子輸出的隨波浪周期變化的正反向電流，向海洋浮標(biāo)提供電能。在本實(shí)用新型的另一個(gè)具體實(shí)施例中，所述的矩形印刷電路板上開(kāi)設(shè)有用于固定電樞的電樞固定螺孔。在本實(shí)用新型的再一個(gè)具體實(shí)施例中，所述的磁極組在圓周直徑方向上相對(duì)的兩個(gè)磁極的極性是相反的。在本實(shí)用新型的又一個(gè)具體實(shí)施例中，所述的受力體與活塞桿的一端之間還設(shè)置有支架，所述支架的一端焊接在活塞桿上，支架的另一端焊接在受力體上。在本實(shí)用新型的還有一個(gè)具體實(shí)施例中，所述原動(dòng)體頂部的壁體上還開(kāi)設(shè)有用于與外界空氣相通的通氣孔。在本實(shí)用新型的進(jìn)而一個(gè)具體實(shí)施例中，所述電樞的寬度與所述磁極組中的磁極
寬度相一致。在本實(shí)用新型的更而一個(gè)具體實(shí)施例中，所述的電樞上形成有電樞繞組切割磁力線區(qū)域，所述電樞繞組切割磁力線區(qū)域的高度小于所述磁極組中的磁極的高度。本實(shí)用新型在利用海浪起伏發(fā)電的過(guò)程中，沒(méi)有向機(jī)械旋轉(zhuǎn)變換的環(huán)節(jié)，且有多個(gè)發(fā)電單元，因此與已有技術(shù)相比機(jī)械能量損耗減小，可提高波浪能發(fā)電裝置的效率，同時(shí)降低機(jī)械故障幾率和減輕維護(hù)工作量。
圖I為本實(shí)用新型的一個(gè)具體的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。圖2為圖I的A-A剖視圖。圖3為本實(shí)用新型的電樞的一實(shí)施例平面結(jié)構(gòu)圖。圖中1.受力體；2.支架；3.原動(dòng)體；4.活塞；5.活塞桿；6.原動(dòng)體滑動(dòng)軸承；
7.聯(lián)軸器；8.通氣孔；9.復(fù)原彈簧；10.發(fā)電體；11.電樞套筒；12.電樞；13.發(fā)電體頂部滑動(dòng)軸承；14.傳動(dòng)桿；15.磁極組；16.發(fā)電體底部滑動(dòng)軸承；17.電樞集電A端子；18.電樞集電B端子；19.線圈；20.電樞繞組切割磁力線區(qū)域；21.電樞固定螺孔。
具體實(shí)施方式
為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)和有益效果，申請(qǐng)人將在下面以實(shí)施例的方式結(jié)合附圖作詳細(xì)說(shuō)明，但是對(duì)實(shí)施例的描述均不是對(duì)本實(shí)用新型方案的限制，任何依據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非實(shí)質(zhì)性的等效變換都應(yīng)視為本實(shí)用新型的技術(shù)方案范疇。請(qǐng)參見(jiàn)圖I、圖2和圖3，本實(shí)用新型一種浮標(biāo)用直線式磁極運(yùn)動(dòng)型波浪能發(fā)電裝置，包括受力體I、支架2、原動(dòng)體3、活塞4、活塞桿5、原動(dòng)體滑動(dòng)軸承6、聯(lián)軸器7、通氣孔8、復(fù)原彈簧9、發(fā)電體10、電樞套筒11、電樞12、發(fā)電體頂部滑動(dòng)軸承13、傳動(dòng)桿14、磁極組15、發(fā)電體底部滑動(dòng)軸承16、電樞集電A端子17、電樞集電B端子18、線圈19、電樞繞組切割磁力線區(qū)域20和電樞固定螺孔21。所述活塞桿5的中部與活塞4固定并且穿過(guò)活塞4的軸向中心、活塞桿5的一端在穿過(guò)復(fù)原彈簧9的中心和原動(dòng)體3頂部安裝的原動(dòng)體滑動(dòng)軸承6后其上連接有聯(lián)軸器7、活塞桿5的另一端在穿過(guò)原動(dòng)體3底部的通孔后伸展至原動(dòng)體3的下方并且與所述的受力體I固定，所述的活塞桿5的一端與原動(dòng)體滑動(dòng)軸承6之間構(gòu)成滑動(dòng)連接。所述的受力體I與活塞桿5的一端之間還設(shè)置有支架2，所述支架2的一端焊接在活塞桿5上，支架2的另一端焊接在受力體I上，通過(guò)支架2將受力體I固定在所述活塞桿5的一端。所述的活塞4置于原動(dòng)體3內(nèi)且與所述原動(dòng)體3的腔壁之間構(gòu)為滑動(dòng)密封連接。所述的復(fù)原彈簧9同樣置于原動(dòng)體3內(nèi)，復(fù)原彈簧9的一端與活塞4的上平面相抵觸、復(fù)原彈簧9的另一端與原動(dòng)體3頂部的內(nèi)壁相抵觸。所述傳動(dòng)桿14的中部固定在所述的磁極組15上并且穿過(guò)磁極組15的軸向中心，傳動(dòng)桿14的一端在穿過(guò)發(fā)電體10頂部安裝的發(fā)電體頂部滑動(dòng)軸承13后探出所述的發(fā)電體10外，傳動(dòng)桿14的另一端在穿過(guò)發(fā)電體10底部安裝的發(fā)電體底部滑動(dòng)軸承16后與所述的聯(lián)軸器7連接，所述的傳動(dòng)桿14分別與發(fā)電體頂部滑動(dòng)軸承13、發(fā)電體底部滑動(dòng)軸承16之間構(gòu)為滑動(dòng)連接。所述原動(dòng)體3頂部 的壁體上還開(kāi)設(shè)有用于與外界空氣相通的通氣孔8。所述的磁極組15由多個(gè)磁極構(gòu)成，多個(gè)磁極沿圓周方向呈棘齒狀間隔設(shè)置，且相鄰磁極間呈N極、S極交替排列而組成磁極對(duì)，同時(shí)使磁極組15在圓周直徑方向上相對(duì)的兩個(gè)磁極的極性相反(如圖2所示)。所述的電樞套筒11固定在所述發(fā)電體10的型腔內(nèi)，所述電樞12的數(shù)量同樣為多個(gè)，多個(gè)電樞12呈等間距間隔固定在所述電樞套筒11的內(nèi)壁上，且分別插設(shè)在磁極組15的相對(duì)應(yīng)的磁極對(duì)之間，同時(shí)與磁極保持一定的間隙，由多個(gè)電樞12與磁極組15的多個(gè)磁極對(duì)配合而形成多個(gè)發(fā)電單元，所述的磁極組15隨受力體I產(chǎn)生上下往復(fù)位移，與電樞12之間產(chǎn)生相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)，無(wú)任何機(jī)械旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型所述的電樞12為一矩形印刷電路板，其兩面均勻分布有多組線圈19，線圈19以印刷電路的工藝制作在電路板上，多組線圈19之間進(jìn)行任意的串聯(lián)和/或并聯(lián)組合后，兩端分別連接在矩形印刷電路板的電樞集電A端子17和電樞集電B端子18上；同時(shí)應(yīng)保證電樞12的寬度與磁極組15中的磁極寬度一致，電樞12上所形成的電樞繞組切割磁力線區(qū)域20的高度小于磁極組15中磁極的高度。在矩形印刷電路板上還開(kāi)設(shè)有電樞固定螺孔21，所述的電樞12通過(guò)電樞固定螺孔21固定安裝在電樞套筒11的內(nèi)壁上。這樣，電樞12相對(duì)于磁極組15處于靜止?fàn)顟B(tài)，相對(duì)于受力體I的上下直線運(yùn)動(dòng)，電樞集電A端子17和電樞集電B端子18上的引出線處于靜止?fàn)顟B(tài)，不受拉伸作用。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖I、圖2和圖3敘述本實(shí)用新型的工作原理首先，將原動(dòng)體3和發(fā)電體10固定于海洋浮標(biāo)上，受力體I浸在海面，受力體I在波浪和復(fù)原彈簧9的共同作用下垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)波峰經(jīng)過(guò)受力體I時(shí)，受力體I由于浮力作用向上運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)活塞桿5、活塞4、聯(lián)軸器7、傳動(dòng)桿14和磁極組15整體向上運(yùn)動(dòng)，多個(gè)電樞12上的多組線圈19切割磁極組15的多個(gè)磁極對(duì)之間的磁力線，經(jīng)電樞集電A端子17和電樞集電B端子18給海洋浮標(biāo)輸出正向電流，復(fù)原彈簧9被活塞4壓縮，活塞4與原動(dòng)體3內(nèi)壁間的空氣從通氣孔8排出。當(dāng)波谷經(jīng)過(guò)受力體I時(shí)，受力體I在自身重力和復(fù)原彈簧9的回復(fù)力作用下向下運(yùn)動(dòng)，拉動(dòng)活塞桿5、活塞4、聯(lián)軸器7、傳動(dòng)桿14和磁極組15整體向下運(yùn)動(dòng)，多個(gè)電樞12上的多組線圈19切割磁極組15的多個(gè)磁極對(duì)之間的磁力線，經(jīng)電樞集電A端子17和電樞集電B端子18輸出反向電流，復(fù)原彈簧9隨活塞4向下運(yùn)動(dòng)被釋放，空氣從通氣孔8吸入活塞4與原動(dòng)體3內(nèi)壁間的空間。由電樞集電A端子17和電樞集電B端子18輸出的隨波浪周期變化的正反向電流，向海洋浮標(biāo)提供電能。綜上所述，采用了以上技術(shù)方案后，克服了已有技術(shù)中的欠缺，達(dá)到了發(fā)明目的，體現(xiàn)了申請(qǐng)人所述的技術(shù)效果。
權(quán)利要求1.一種浮標(biāo)用直線式磁極運(yùn)動(dòng)型波浪能發(fā)電裝置，其特征在于包括受力體(I)、原動(dòng)體(3)、活塞(4)、活塞桿(5)、聯(lián)軸器(7)、復(fù)原彈簧(9)、發(fā)電體(10)、電樞套筒(11)、電樞(12)、傳動(dòng)桿(14)和磁極組(15)，所述活塞桿(5)的中部與活塞(4)固定并且穿過(guò)活塞(4)的軸向中心、活塞桿(5)的一端在穿過(guò)復(fù)原彈簧(9)的中心和原動(dòng)體(3)頂部安裝的原動(dòng)體滑動(dòng)軸承(6)后其上連接有聯(lián)軸器(7)、活塞桿(5)的另一端在穿過(guò)原動(dòng)體(3)底部的通孔后伸展至原動(dòng)體(3)的下方并且與所述的受力體(I)固定，所述的活塞(4)置于原動(dòng)體(3)內(nèi)且與所述原動(dòng)體(3)的腔壁之間構(gòu)為滑動(dòng)密封連接，所述的復(fù)原彈簧(9)同樣置于原動(dòng)體(3)內(nèi)，復(fù)原彈簧(9)的一端與活塞(4)的上平面相抵觸、復(fù)原彈簧(9)的另一端與原動(dòng)體(3)頂部的內(nèi)壁相抵觸，所述傳動(dòng)桿(14)的中部固定在所述的磁極組(15)上并且穿過(guò)磁極組(15)的軸向中心、傳動(dòng)桿(14)的一端在穿過(guò)發(fā)電體(10)頂部安裝的發(fā)電體頂部滑動(dòng)軸承(13)后探出所述的發(fā)電體(10)外、傳動(dòng)桿(14)的另一端在穿過(guò)發(fā)電體(10)底部安裝的發(fā)電體底部滑動(dòng)軸承(16)后與所述的聯(lián)軸器(7)連接，所述的磁極組(15)由多個(gè)磁極構(gòu)成，多個(gè)磁極沿圓周方向間隔設(shè)置，且相鄰磁極間呈N極、S極交替排列而組成磁 極對(duì)，所述的電樞套筒(11)固定在所述發(fā)電體(10)的型腔內(nèi)，所述電樞(12)的數(shù)量同樣為多個(gè)，多個(gè)電樞(12)間隔固定在所述電樞套筒(11)的內(nèi)壁上，且分別插設(shè)在磁極組(15)的相對(duì)應(yīng)的磁極對(duì)之間，同時(shí)與磁極保持一定的間隙，由多個(gè)電樞(12)與磁極組(15)的多個(gè)磁極對(duì)配合而形成多個(gè)發(fā)電單元，所述的磁極組(15)隨受力體(I)產(chǎn)生上下往復(fù)位移，與電樞(12)之間產(chǎn)生相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)而無(wú)任何機(jī)械旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的浮標(biāo)用直線式磁極運(yùn)動(dòng)型波浪能發(fā)電裝置，其特征在于所述的電樞(12)為一矩形印刷電路板上，其兩面均勻分布有多組線圈(19)，多組線圈(19)進(jìn)行任意的串聯(lián)和/或并聯(lián)組合后，兩端分別連接在矩形印刷電路板的電樞集電A端子(17)和電樞集電B端子(18)上，由電樞集電A端子(17)和電樞集電B端子(18)輸出的隨波浪周期變化的正反向電流，向海洋浮標(biāo)提供電能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的浮標(biāo)用直線式磁極運(yùn)動(dòng)型波浪能發(fā)電裝置，其特征在于所述的矩形印刷電路板上開(kāi)設(shè)有用于固定電樞(12)的電樞固定螺孔(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的浮標(biāo)用直線式磁極運(yùn)動(dòng)型波浪能發(fā)電裝置，其特征在于所述的磁極組(15)在圓周直徑方向上相對(duì)的兩個(gè)磁極的極性是相反的。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的浮標(biāo)用直線式磁極運(yùn)動(dòng)型波浪能發(fā)電裝置，其特征在于所述的受力體(I)與活塞桿(5)的一端之間還設(shè)置有支架(2)，所述支架(2)的一端焊接在活塞桿(5)上，支架(2)的另一端焊接在受力體(I)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的浮標(biāo)用直線式磁極運(yùn)動(dòng)型波浪能發(fā)電裝置，其特征在于所述原動(dòng)體(3)頂部的壁體上還開(kāi)設(shè)有用于與外界空氣相通的通氣孔(8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的浮標(biāo)用直線式磁極運(yùn)動(dòng)型波浪能發(fā)電裝置，其特征在于所述電樞(12)的寬度與所述磁極組(15)中的磁極寬度相一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的浮標(biāo)用直線式磁極運(yùn)動(dòng)型波浪能發(fā)電裝置，其特征在于所述的電樞(12)上形成有電樞繞組切割磁力線區(qū)域(20)，所述電樞繞組切割磁力線區(qū)域(20)的高度小于所述磁極組(15)中的磁極的高度。
專利摘要一種浮標(biāo)用直線式磁極運(yùn)動(dòng)型波浪能發(fā)電裝置，屬于海洋浮標(biāo)的自發(fā)電裝置。包括受力體、原動(dòng)體、活塞、活塞桿、聯(lián)軸器、復(fù)原彈簧、發(fā)電體、電樞套筒、電樞、傳動(dòng)桿和磁極組，活塞桿的中部與活塞固定、一端連接聯(lián)軸器、另一端與受力體固定，活塞與原動(dòng)體的腔壁構(gòu)為滑動(dòng)密封連接，復(fù)原彈簧的一端與活塞抵觸、另一端與原動(dòng)體抵觸，傳動(dòng)桿的中部固定在磁極組上、一端探出發(fā)電體外、另一端與聯(lián)軸器連接，磁極組由多個(gè)磁極構(gòu)成，相鄰磁極間呈N極、S極交替排列，多個(gè)電樞固定在電樞套筒的內(nèi)壁上且插設(shè)在相鄰磁極間，磁極組隨受力體產(chǎn)生上下往復(fù)位移，與電樞之間產(chǎn)生相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)提高發(fā)電裝置的效率，降低機(jī)械故障幾率和減輕維護(hù)工作量。
文檔編號(hào)H02K35/02GK202789306SQ20122051160
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者李智超, 徐本連, 羅野 申請(qǐng)人:常熟理工學(xué)院