[發明專利]一種面向海洋機器人的電磁式振動能量收集裝置

有效

• 申請號: 202010064920.5
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111181346B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 王滔;朱江;朱世強
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02K35/04
• 分類號: H02K35/04;F03B13/20
• 代理公司: 杭州奧創知識產權代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

本發明公開了一種面向海洋機器人的電磁式振動能量收集裝置。本發明包括半球體，半球體表面分布著永磁體；所述半球體位于下半球殼內，且兩者球心相同；所述的下半球殼上分布著與半球體表面上永磁體相對應的圓孔，所述圓孔用于插入線圈柱；所述下半球殼與上半球殼相連組成完整球殼，上半球殼內部向球心支出支撐柱，所述支撐柱通過TBS關節軸承與半球體相連，使得半球體繞著TBS關節軸承的鋼球球心可做任意方向上的轉動；所述半球體上相鄰永磁體的朝外部分的磁極相反，相鄰線圈柱上纏繞的線圈纏繞方向相反。本發明能夠各個方向上外部物體的能量，能直接收集能量并將其轉換為電能；整體結構穩定，形狀對稱，對外部裝置穩定性影響小。

技術領域

本發明涉及振動能量收集技術領域，尤其涉及一種將波浪能轉換為電能的電磁式能量收集裝置。

背景技術

目前海洋機器人在作業中對能源的要求越來越高，而單純的電池蓄能又滿足不了作業需求。當前已經有研究者設計并制造出了面向海洋機器人的發電裝置，總體來說這些裝置分為兩類：一種是共振式發電裝置，另一種是旋轉式發電裝置。對于上述兩種裝置，都是利用法拉第電磁感應定律發電。其中，共振式的發電裝置結構最為簡單，通常運動方向為一條直線，設計容易，但是這也導致了該發電裝置只能收集直線這一個方向上的能量來發電，發電效率低下，且要達到最大發電效率的頻率要求脫離實際海波頻率；另一種旋轉式的發電裝置雖然多出了旋轉方向上的能量收集，但是在另一個方向上無法收集到能量。總而言之，兩類能量收集器在海洋機器人無規則運動的時候都無法收集多個方向的能量，能量收集效率有限。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供了一種電磁式振動能量收集裝置，它能繞球心向任意角度轉動，可以在多個自由度上將波浪能轉換為電能，可替代現有的共振式和轉動式的波浪能發電裝置。

本發明解決技術問題所采取的技術方案為：

本發明包括半球體，半球體表面分布著用于發電所需要的永磁體；所述半球體位于下半球殼內，且兩者球心相同；所述的下半球殼上分布著與半球體表面上永磁體相對應的圓孔，所述圓孔用于插入線圈柱；所述下半球殼與上半球殼相連組成完整球殼，上半球殼內部向球心支出支撐柱，所述支撐柱通過TBS關節軸承與半球體相連，使得半球體繞著TBS關節軸承的鋼球球心可做任意方向上的轉動；所述半球體上相鄰永磁體的朝外部分的磁極相反，相鄰線圈柱上纏繞的線圈纏繞方向相反。

進一步說，所述的圓孔周圍還開有方形小孔，所述的線圈柱上帶有方形凸起，線圈柱通過對應的圓孔和圓孔周圍的方形小孔從下半球殼插入，利用方形凸起旋轉后與下半球殼緊密固定。

進一步說，還包括一個整流器，用于將所有線圈產生的不規則交流電轉換為直流電收集起來。

進一步說，所述的永磁體嵌入在半球體表面。

進一步說，所述的半球體材質采用鐵合金。

本發明與背景技術相比，具有有益的效果是：

本發明能夠各個方向上外部物體的能量，能直接收集能量并將其轉換為電能；整體結構穩定，形狀對稱，對外部裝置穩定性影響小；泛用性好，能夠安裝到任何處于振動中的裝置之中進行發電；安裝使用方便，噪音很小。本發明可用于替代現有的安裝在海洋機器人內部的振動發電裝置，特別是應用于安裝空間有限且需要持續工作的水下設備中。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細說明。

圖1是本發明的電磁式振動能量收集裝置的剖面結構示意圖。

圖2是本發明的正視圖。

圖3是本發明的爆炸圖。