一種可用于收集海浪能量的電磁式振動(dòng)能量采集器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可用于收集海浪能量的電磁式振動(dòng)能量采集器，包括一個(gè)球形外殼、十二個(gè)位于正方體各邊的電磁式振動(dòng)能量采集桿、一個(gè)位于球體內(nèi)部的正方體安裝架、安裝于該上的儲(chǔ)能元件及電子器件，每個(gè)采集桿包含用軸套連接的兩個(gè)能量采集單元，當(dāng)采集器隨著海浪波動(dòng)時(shí)，采集單元內(nèi)的永磁體相對(duì)于采集單元外筒往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)會(huì)使得線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)過相關(guān)電路儲(chǔ)存于儲(chǔ)能元件之中。整個(gè)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換流程為：海浪的波動(dòng)時(shí)的能量→永磁體振動(dòng)的機(jī)械能→線圈產(chǎn)生的電能→儲(chǔ)能元件中的化學(xué)能。本發(fā)明采集效率高、加工成本低。
【專利說明】
一種可用于收集海浪能量的電磁式振動(dòng)能量采集器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種能量采集器，尤其涉及一種可用于收集海浪能量的電磁式振動(dòng)能量采集器。
【背景技術(shù)】
[0002]能源的供給對(duì)于漂浮于海上且需要長(zhǎng)期工作的中小型特殊設(shè)備來說是一個(gè)至關(guān)重要的問題?，F(xiàn)今，蓄電池因?yàn)槠潴w積小、蓄電量大而被廣泛應(yīng)用于海上設(shè)備供能，然而，考慮到海上情況的復(fù)雜性，定期更換電池是一項(xiàng)極其困難甚至于不可能的任務(wù)。因此，適用于海上器件的自供電裝置的研發(fā)變得越來越重要。
[0003]海上雖無可直接應(yīng)用于采集的振動(dòng)能，然而海浪波動(dòng)時(shí)的能量卻甚為可觀，因此，考慮設(shè)計(jì)一種能將海浪波動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為可采集的振動(dòng)能或者其它機(jī)械能的裝置變得尤為迫切。
[0004]申請(qǐng)公布號(hào)為CN104514668 A的發(fā)明提出了一種扁浮球方陣式海浪發(fā)電機(jī)，主要包括浮球方陣、永磁發(fā)電機(jī)、整流器與逆變器等構(gòu)件。該發(fā)明利用浮球方陣將海浪的波動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并通過永磁發(fā)電機(jī)將該機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。然而，該發(fā)明尚存在一些不足:首先，該發(fā)明采集裝置與能量轉(zhuǎn)換裝置分離，如此一來，設(shè)備的緊湊性變差，同樣需求下，其體積會(huì)更加龐大；其次，該發(fā)明依舊采用傳統(tǒng)的永磁式旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)，不但加工精度要求很高，而且旋轉(zhuǎn)連接處數(shù)目的增多會(huì)使得阻尼消耗掉更多的能量。
[0005]授權(quán)公告號(hào)為CN103306882 B的發(fā)明提出了一種并聯(lián)多維擺動(dòng)海浪發(fā)電裝置，利用浮體的擺動(dòng)帶動(dòng)油箱，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)液壓缸的壓縮與拉伸，將油液同時(shí)壓入油箱的集油箱，經(jīng)過分流管通油和蓄能器穩(wěn)壓，帶動(dòng)液壓馬達(dá)的工作，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。該種能量收集裝置雖然采集功率較大，然而體積過于龐大，隱蔽性差，不適用于中小型特殊設(shè)備的配套使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種可用于收集海浪能量的電磁式振動(dòng)能量采集器，可用于長(zhǎng)期漂浮于海上的某些中小型特殊設(shè)備的自供能。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:包括由兩個(gè)半球體連接而成的球形外殼、方形內(nèi)框架以及由十二根支撐桿和八個(gè)采集桿安裝座組成的方形外框架，八個(gè)采集桿安裝座位于方形外框架的八個(gè)角上且每個(gè)采集桿安裝座均與球形外殼固定連接，方形內(nèi)框架的八個(gè)角分別通過連桿與對(duì)應(yīng)的方形外框架的八個(gè)角連接，方形內(nèi)框架上端設(shè)置有儲(chǔ)能器、下端設(shè)置有電子器件安裝座，電子器件安裝座上設(shè)置有電子器件，相鄰兩個(gè)采集桿安裝座之間設(shè)置有電磁式振動(dòng)能量采集桿，每個(gè)電磁式振動(dòng)能量采集桿包括兩個(gè)能量采集單元以及用于連接兩個(gè)能量采集單元的軸套，每個(gè)能量采集單元包括外筒、安裝在外筒兩端的上端蓋和下端蓋以及設(shè)置在外筒內(nèi)部的內(nèi)筒，外筒的內(nèi)表面設(shè)置有凹槽，凹槽中安裝有線圈，內(nèi)筒內(nèi)設(shè)置有永磁鐵，永磁體上端與上端蓋之間、永磁鐵下端與下端蓋之間分別設(shè)置有彈簧。
[0008]本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征:
[0009]1.兩個(gè)半球體的連接處設(shè)置有橡膠墊片。
[0010]2.所述凹槽是圓形凹槽且有兩個(gè)，對(duì)稱設(shè)置在外筒的內(nèi)表面，對(duì)應(yīng)的線圈有兩個(gè)。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:1、傳統(tǒng)供電裝置與電子設(shè)備往往各自獨(dú)立，之間通過導(dǎo)線予以串聯(lián)。而本發(fā)明將儲(chǔ)能元件與電子設(shè)備安裝于正方體采集框架之內(nèi)，供電裝置與電子設(shè)備成為一體，這樣的設(shè)計(jì)使得本發(fā)明集成度更高，結(jié)構(gòu)更加緊湊高效，可很好的用于漂浮于海上的中小型特殊設(shè)備的自供電；2、現(xiàn)有海浪能量采集裝置由于能量采集原理以及應(yīng)用目的的限制，往往只能對(duì)單一方向或者兩個(gè)方向的海浪能量予以較好收集，而本發(fā)明將能量采集桿與正方體結(jié)構(gòu)內(nèi)部框架結(jié)合在一起，這樣的設(shè)計(jì)使得本發(fā)明可以采集各個(gè)方向的海浪能量，在同等體積及采集條件下，其采集效率更高;3、本發(fā)明所采用的原材料皆是橡膠、普通鋼和永磁體等常見的普通材料，整個(gè)設(shè)備加工成本極低。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0013]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖二(等軸測(cè)圖)；
[0014]圖3是本發(fā)明的能量采集單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4(a)是本發(fā)明的軸套的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4(b)是圖4(a)的A-A方向的剖視圖；
[0016]圖5是本發(fā)明的球形殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖6是本發(fā)明的內(nèi)外框架的立體圖；
[0018]圖7至圖9分別是圖6的主視方向、側(cè)視方向以及俯視方向的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0020]如圖1和圖2所示，在本實(shí)施例中，本發(fā)明主要包括球形外殼7、外框架(包括支撐桿
3、采集桿以及采集桿安裝座I)、連桿12、內(nèi)框架9、儲(chǔ)能器5、儲(chǔ)能器安裝座6、電子器件11以及電子器件安裝座10。采集桿安裝座I與外殼7之間采用螺栓連接，用以連接采集桿與外殼
7。采集桿與支撐桿3皆采用螺紋安裝方式與采集桿安裝座I連接，前者包含軸套4以及兩個(gè)相同的能量采集單元21，用以收集能量;后者主要起支撐作用，避免采集單元各連接處間隙所造成的框架不穩(wěn)定性。連桿12用以連接采集桿安裝座I與內(nèi)框架9，與采集桿安裝座I連接端采用螺紋旋入式連接，與內(nèi)框架9之間通過螺栓8連接。內(nèi)框架9上設(shè)計(jì)有儲(chǔ)能器安裝座6以及電子器件安裝座10，兩者分別用以固定儲(chǔ)能器5以及電子器件11。
[0021]圖3為本發(fā)明的振動(dòng)式能量采集單元1/4剖面圖。所述采集單元主要包括上端蓋
13、機(jī)械彈簧15、永磁體17、內(nèi)筒19、外筒18以及下端蓋20。上端蓋13—側(cè)外凸并加工有通孔用以實(shí)現(xiàn)與外部結(jié)構(gòu)的連接，上下端蓋與外筒18之間通過螺栓14連接。永磁體17通過兩個(gè)機(jī)械彈簧15安裝于上下兩端蓋之間，其直徑略小于內(nèi)筒19的內(nèi)徑并在上下端部開有圓倒角以盡可能的減少與內(nèi)筒19之間的機(jī)械摩擦。機(jī)械彈簧15、內(nèi)筒19以及外筒18采用銅或其它非導(dǎo)磁材料制成，避免對(duì)磁場(chǎng)分布產(chǎn)生影響。線圈16安裝于外筒18的凹槽之內(nèi)并通過內(nèi)筒19避免與永磁體17的直接接觸。在受到外界振動(dòng)時(shí)，永磁體5的往復(fù)振動(dòng)會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，達(dá)到振動(dòng)能量采集的目的。
[0022]圖4(a)為本發(fā)明的軸套示意圖，圖4(b)是圖4(a)的A-A方向的剖面圖。每個(gè)采集桿上的兩采集單元之間安裝有軸套4，用以連接采集單元并留出安裝余量。軸套4上下端加工有通孔，可配合螺栓用以鎖緊采集單元，避免振動(dòng)過程中采集單元因旋轉(zhuǎn)而造成能量損失。
[0023]圖5為本發(fā)明的球體外殼示意圖。外殼7由兩個(gè)半球體拼接而成，之間配有圓形橡膠墊片2以保證系統(tǒng)的防水性。為提高整個(gè)系統(tǒng)的耐海水腐蝕以保證可靠工作，外殼7設(shè)計(jì)為塑料薄壁結(jié)構(gòu)，采用擠塑或其他壓力鑄造方式制作，具有一定的強(qiáng)度，且成本較低，工作可靠。
[0024]圖6為本發(fā)明的內(nèi)外框架結(jié)構(gòu)示意圖。包括外框架與內(nèi)框架9兩部分，外框架由數(shù)個(gè)子結(jié)構(gòu)組成，內(nèi)框架為一體式結(jié)構(gòu)。圖7至圖9分別是圖6的主視圖、側(cè)視圖以及俯視圖。
[0025]也即本發(fā)明包括一個(gè)球形外殼、十二個(gè)位于正方體各邊的電磁式振動(dòng)能量采集桿(每個(gè)采集桿包含兩個(gè)能量采集單元)、一個(gè)位于球體內(nèi)部的正方體安裝架、安裝于該上的儲(chǔ)能元件及電子器件。外殼做成球殼樣式，能使得其內(nèi)部空間更大，若有需要，可為將來配套電子器件提供一個(gè)更大的安裝空間。為方便內(nèi)部采集桿及儲(chǔ)能元件等構(gòu)件的安裝，外殼設(shè)計(jì)為兩個(gè)半殼球體，之間通過螺栓連接固定，球殼之間用橡膠密封，提高所設(shè)計(jì)采集器的防水性，避免內(nèi)部電子設(shè)備遭到破壞。二十四個(gè)振動(dòng)式能量采集單元兩兩均布于正方體的邊長(zhǎng)之上，每個(gè)邊長(zhǎng)上的兩個(gè)采集單元之間采用軸套連接。采集桿與球體外殼之間設(shè)計(jì)有安裝座，通過螺栓固定于外殼之上用以連接相互垂直的三個(gè)方向的采集桿。內(nèi)框架同樣設(shè)計(jì)為正方體樣式，其邊長(zhǎng)小于采集桿所組成的正方體框架的邊長(zhǎng)，用以安裝儲(chǔ)能設(shè)備以及實(shí)際配套的電子器件。內(nèi)框架通過連桿與安裝座同球形外殼相連接。
[0026]當(dāng)采集器隨著海浪波動(dòng)時(shí)，采集單元內(nèi)的永磁體相對(duì)于采集單元外筒往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)會(huì)使得線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)過相關(guān)電路儲(chǔ)存于儲(chǔ)能元件之中。整個(gè)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換流程為:海浪的波動(dòng)時(shí)的能量—永磁體振動(dòng)的機(jī)械能—線圈產(chǎn)生的電能—儲(chǔ)能元件中的化學(xué)能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可用于收集海浪能量的電磁式振動(dòng)能量采集器，其特征在于:包括由兩個(gè)半球體連接而成的球形外殼、方形內(nèi)框架以及由十二根支撐桿和八個(gè)采集桿安裝座組成的方形外框架，八個(gè)采集桿安裝座位于方形外框架的八個(gè)角上且每個(gè)采集桿安裝座均與球形外殼固定連接，方形內(nèi)框架的八個(gè)角分別通過連桿與對(duì)應(yīng)的方形外框架的八個(gè)角連接，方形內(nèi)框架上端設(shè)置有儲(chǔ)能器、下端設(shè)置有電子器件安裝座，電子器件安裝座上設(shè)置有電子器件，相鄰兩個(gè)采集桿安裝座之間設(shè)置有電磁式振動(dòng)能量采集桿，每個(gè)電磁式振動(dòng)能量采集桿包括兩個(gè)能量采集單元以及用于連接兩個(gè)能量采集單元的軸套，每個(gè)能量采集單元包括外筒、安裝在外筒兩端的上端蓋和下端蓋以及設(shè)置在外筒內(nèi)部的內(nèi)筒，外筒的內(nèi)表面設(shè)置有凹槽，凹槽中安裝有線圈，內(nèi)筒內(nèi)設(shè)置有永磁鐵，永磁體上端與上端蓋之間、永磁鐵下端與下端蓋之間分別設(shè)置有彈簧。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于收集海浪能量的電磁式振動(dòng)能量采集器，其特征在于:兩個(gè)半球體的連接處設(shè)置有橡膠墊片。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種可用于收集海浪能量的電磁式振動(dòng)能量采集器，其特征在于:所述凹槽是圓形凹槽且有兩個(gè)，對(duì)稱設(shè)置在外筒的內(nèi)表面，對(duì)應(yīng)的線圈有兩個(gè)。
【文檔編號(hào)】H02K35/02GK105846643SQ201610312412
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】劉學(xué)廣, 韓超, 吳牧云
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)