[發明專利]一種升頻式電磁-摩擦串聯復合波浪能量采集系統

有效

• 申請號: 201911066008.7
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN110784121B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 趙林川;張文明;高秋華;顏格;魏克湘;何清波;鄒鴻翔
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;湖南工程學院
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;H02K7/18;F03B13/14
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 楊軍

本發明涉及一種升頻式電磁?摩擦串聯復合波浪能量采集系統，包括若干個通過繩索連接并陣列排布形成網狀結構的波浪能量采集單元，波浪能量采集單元包括重力滾動輪、驅動蹺蹺板、內齒輪、外齒輪、動輪，重力滾動輪置于驅動蹺蹺板上并沿驅動蹺蹺板左右滾動，驅動蹺蹺板下方固定連接有內齒輪，內齒輪嚙合連接外齒輪，外齒輪與動輪上的齒輪嚙合，動輪上沿圓周陣列有若干永磁體，兩個對稱的動輪之間設有支座，支座固定在封罩上，支座內部沿圓周陣列有若干感應線圈，驅動蹺蹺板下側、支座上側分別設置有得電子板、失電子板；本發明能夠提高其在低頻弱激勵下的輸出功率，可以在低頻、任意方向波浪激勵下有效工作，并且適應全天候海洋環境。

[技術領域]

本發明涉及能量采集技術領域，具體地說是一種升頻式電磁-摩擦串聯復合波浪能量采集系統。

[背景技術]

無線傳感器網絡是物聯網中的主要構成部分，能夠采集、處理和傳輸收集各項活動中產生的信息，在軍事偵查、環境監測、生物醫療等多個領域具有良好的應用前景。然而無線傳感器網絡內部節點分布較多，并且設置范圍較廣，要想保證系統長期穩定運行，不能依靠定期更換電池來為網絡運行提供能量的方法。因此，采集環境中大量被耗散的機械能，通過機電能量轉換的方式，轉化為電能，為數以萬計的低能耗傳感器節點供電，才能保障傳感器網絡使用壽命。

海洋能是一種豐富的可再生能源，在海水中以溫差能、潮汐能、波浪能等形式存在，具有蘊藏量巨大、環保無污染等優勢，是一項亟待開發利用的具有戰略意義的新能源。在海洋能各種能量形式中，波浪能是海洋表面所具有的動能和勢能的總和，并且全天候不受天氣季節等因素制約，同時也無需在海底或海床上建造大型發電設備，因此具備進一步研究和開采的潛力。然而，目前大部分波浪能采集裝置主要依靠大型機械裝置，其自身體積龐大，制造和安裝成本高，對環境的影響大，低頻能量轉換效率低，不利于在自供能無線傳感領域應用。

[發明內容]

本發明的目的就是要解決上述的不足而提供一種升頻式電磁-摩擦串聯復合波浪能量采集系統，能夠提高其在低頻弱激勵下的輸出功率，可以在低頻、任意方向波浪激勵下有效工作，并且適應全天候海洋環境，解決了目前波浪能量采集機電轉換效率低、可靠性低等缺點。

為實現上述目的設計一種升頻式電磁-摩擦串聯復合波浪能量采集系統，包括若干波浪能量采集單元1和繩索2，若干個波浪能量采集單元1通過繩索2連接，并陣列排布形成網狀結構，所述波浪能量采集單元1包括封罩3、封板4、重力滾動輪6、驅動蹺蹺板7、內齒輪8、外齒輪9、動輪10，所述封罩3的開口端安裝有封板4，所述封罩3與封板4之間形成密封的安裝腔，所述安裝腔內設置有重力滾動輪6、驅動蹺蹺板7、內齒輪8、外齒輪9、動輪10，所述重力滾動輪6置于驅動蹺蹺板7上并沿驅動蹺蹺板7左右滾動，所述驅動蹺蹺板7下方固定連接有內齒輪8，所述內齒輪8前后對稱布置有兩個，每個內齒輪8內側嚙合連接外齒輪9，所述外齒輪9與動輪10上的齒輪嚙合，所述動輪10上沿圓周陣列有若干永磁體11，兩個對稱的動輪10之間設有支座12，所述支座12左右兩端固定在封罩3上，所述支座12內部沿圓周陣列有若干感應線圈13，所述感應線圈13與永磁體11相對應布置，所述驅動蹺蹺板7下側、支座12上側分別設置有得電子板15、失電子板14。

進一步地，所述驅動蹺蹺板7上設置有導軌，所述重力滾動輪6上設置有凹槽，所述重力滾動輪6的凹槽與驅動蹺蹺板7的導軌軌道相切，所述重力滾動輪6通過導軌、凹槽沿驅動蹺蹺板7左右滾動。

進一步地，所述封罩3與封板4上均加工有軸承安裝孔，所述驅動蹺蹺板7通過一對軸承一16安裝在封罩3與封板4之間，兩個對稱的外齒輪9分別通過軸承二17安裝在封罩3、封板4上，兩個對稱的動輪10分別通過一對軸承二17安裝在封罩3與支座12之間以及封板4與支座12之間，所述封罩3與封板4上均安裝有小封板5，所述小封板5用于封裝封罩3及封板4上的軸承安裝孔。

進一步地，所述動輪10上開設有八個沿圓周陣列的槽一，八個永磁體11按照相鄰永磁體磁極相反裝在槽一中，兩個對稱的動輪10上前后對應位置的永磁體11相對的面磁極相反。