一种基于波浪能自供电的漂流浮标的制作方法

本实用新型涉及一种基于波浪能自供电的漂流浮标，属于新能源发电技术领域。

背景技术：

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。目前，漂流浮标常采用太阳能或者电池对其供电。采用电池供电时，涉及到电源电池的充电，需要工作人员根据漂流浮标的定位找到浮标并对其更换电池，每次更换电池耗资较大。并且，使用电池给漂流浮标进行供电，当电池电量耗尽时，漂流浮标就不会实时的向地面接收站发送定位消息，这导致工作人员得到漂流浮标的定位消息滞后于漂流浮标的实际位置，增加了工作人员寻找漂流浮标的难度，费时费力。

随着科学技术的发展，可利用太阳能这种可再生能源发电技术实现漂流浮标的自供电。如专利号CN 205643749U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。但由于单块太阳能电池板输出的电压较小，大约在0.5V左右，要满足漂流浮标系统的工作电压，则需要多块太阳能电池板，大大增加了安装难度，不适合应用在漂流浮标上。

技术实现要素：

为了解决漂流浮标长期供电的技术难题，本实用新型提供了一种基于波浪能自供电的漂流浮标。该浮标可以利用海面上的波浪能，将其转换为电能供漂流浮标系统使用，实现了漂流浮标的自供电，避免了人工更换电源电池的麻烦，省时省力。

本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种基于波浪能自供电的漂流浮标，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塑料外壳；

所述塑料外壳中安装有定位模块、通讯模块和传感器采集模块；

所述漂流浮标主体包括波浪能发电部分以及控制器部分；

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一个以上的水轮，所述水轮位于主体外壳的外部，所述水轮连接有连杆，所述连杆水平设置，所述连杆伸入主体外壳的内部，且所述连杆远离水轮的端口位于运动轴的下侧，所述连杆远离水轮的端口滚动安装有盘形凸轮；

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、电源管理模块和稳压模块，所述稳压模块用于稳定系统的工作电压，所述电源管理模块用于将电压输送给定位模块、通讯模块和传感器采集模块；

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稳压模块的输入端，所述稳压模块的输出端连接电源管理模块的输入端，所述电源管理模块的输出端分别连接定位模块、通讯模块和传感器采集模块。

进一步的，所述水轮均匀设置于主体外壳外部的同一个水平面上。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型采用了波浪能捕获机构与漂流浮标壳体分开的结构，可解决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。

本实用新型提供了一种基于波浪能自供电的漂流浮标，可利用波浪能转换为电能为漂流浮标系统供电，实现了漂流浮标长期自供电的目标。免去了人工更换电池的麻烦，降低了维护成本。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型中水轮的设置示意图。

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-定位模块、6-通讯模块、7-传感器采集模块、8-绕组、9-水轮、10-盘形凸轮、11-主体外壳、12-隔板、13-运动轴、 14-连杆、15-塑料外壳。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种基于波浪能自供电的漂流浮标，包括漂流浮标主体和主体外壳11，主体外壳11内部通过隔板12分为上部和下部，且主体外壳11外部的上端罩有塑料外壳15，采用塑料外壳15可提高通讯部分的通讯性能。

塑料外壳15中安装有定位模块5、通讯模块6和传感器采集模块7。

漂流浮标主体包括波浪能发电部分以及控制器部分1。

发电机主要是将机械运动变成电能，本实用新型采用圆筒型永磁直线发电机，将直线运动机械能转换为电能。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，波浪能捕获机构与发电机构分离，发电机构安装在主体外壳11内部，而波浪能捕获机构安装在漂流浮标主体外壳11的外部，这样避免了因浮标以及发电机的重力而影响波浪捕获机构波获波浪能。圆筒型永磁直线发电机设置于主体外壳11中的上部，圆筒型永磁直线发电机包括运动轴13，运动轴13上设置有两种极性相反的永磁体，两种极性相反的永磁体间隔分布在运动轴13上，运动轴13上极性相反的永磁体之间安装有动子磁轭3，且运动轴13的外周安装有绕组8。运动轴13的下端还连接有拉簧2，拉簧2一端连接运动轴13，拉簧2的另一端连接主体外壳11内部的隔板12。如图2所示，波浪能捕获机构包括一个以上的水轮9，水轮9均匀设置于主体外壳11外部的同一个水平面上，此处水轮9的波浪捕获装置水平分布在一个平面的目的是保证波浪无论从哪个方向打过来，都会有相应的水轮9转动，从而驱动圆筒型永磁直线发电机工作。水轮9连接有连杆14，连杆14水平设置，连杆14伸入主体外壳11的内部，且连杆14远离水轮9的端口位于运动轴13的下侧，连杆14远离水轮9的端口滚动安装有盘形凸轮10。

控制器部分1设置于主体外壳11的下部，控制器部分1包括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、电源管理模块和稳压模块。稳压模块用于稳定系统的工作电压，电源管理模块用于将电压输送给定位模块5、通讯模块6和传感器采集模块7。

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，AC/DC转换模块 的输出端连接稳压模块的输入端，稳压模块的输出端连接电源管理模块的输入端，电源管理模块的输出端分别连接定位模块5、通讯模块6和传感器采集模块7。

波浪在海洋中传播近似为正弦波，有波峰和波谷之分。没有浪时，圆筒型永磁直线发电机的磁通方向不变；当波峰传过来时，水轮9在波峰的驱动下转动，水轮9转动的同时带动连在一个连杆14上的盘形凸轮10滚动，由于盘形凸轮10的缘故，圆筒型永磁直线发电机的运动轴13被盘形凸轮10顶起向上运动。此时圆筒型永磁直线发电机中线圈的磁通方向发生变化，感应出交流电势。

当波谷打过来时，水轮9以相对于波峰驱动方向的反方向转动，同时盘形凸轮10反方向转动，运动轴13在拉簧2的作用下，向下运动。线圈的磁通方向同样发生翻转变换，感应出交流电势。

在自重的作用下，盘形凸轮10在没有浪的时候，都是朝下的，一般的，在波峰来的时候，盘形凸轮10向上运动；在波谷来的时候，盘形凸轮10向下运动。因为盘形凸轮10与拉簧2的作用是相反的，盘形凸轮10作用时，运动轴13必然被顶起；拉簧2作用时，运动轴13向下运动；无论是波峰还是波谷，两者只有一个在起作用，所以这里无论盘形凸轮10处于什么状态，在波浪的作用下，运动轴13总能够上下往返运动。

由于波浪是连续传输的，故本漂流浮标的圆筒型永磁直线发电机是连续往复工作的，便可输出交流电压。

得到交流电压后通过控制器AC/DC转换模块，将交流电压转换为直流电压。然后通过稳压模块将电压稳定在系统所需的工作电压，最后通过电源管理模块将电压输送给漂流浮标系统的定位模块5、通讯模块6和传感器采集模块7。

漂流浮标系统得到供电后，定位模块5实时获取漂流浮标所在的经纬信息，传感器采集模块7采集所需的水文信息。水文信息和定位信息都将通过通讯模块6传送给地面接收中心用于分析海流等。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。