一种直线复合嵌套式发电机构

1.本实用新型涉及新能源利用技术、航海探测领域，具体涉及到一种直线复合嵌套式发电机构。


背景技术：

2.人们对水下的探测也从来没有停止，通研制的各种水下航行器和探测器对海洋进行研究，这些水下航行器和探测器通常采用电池供电，为了保证续航通常搭载大容量电池或者外挂电源线与船上的供电装置相连。
3.本实用新型旨在提供一种新型发电机构，利用洋流进行发电，可用于无人航行器及水下探测等任务中电子设备提供辅助供电。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种直线复合嵌套式发电机构，用于海洋扰动发电，所述直线复合嵌套式发电机构包含有中空的发电机壳体，所述发电机壳体通过螺栓固定于外部波浪摇摆台上，在发电机壳体的前后两端分别密封连接有前限位端盖和后限位端盖，在发电机壳体内设有绕组动子、永磁直线导轨和摩擦发电模块；
5.所述永磁直线导轨同轴设于所述发电机壳体内且两端分别与前限位端盖、后限位端盖连接；
6.直线电机绕组动子滑动套设于所述永磁直线导轨上，所述直线电机绕组动子沿所述永磁直线导轨轴向往复滑动产生电能；
7.摩擦发电模块包含有若干个固定在所述发电机壳体内壁上的摩擦纳米发电机，各所述摩擦纳米发电机与滑动的直线电机绕组动子之间留有间隙，所述摩擦纳米发电机为空心，在所述摩擦纳米发电机内壁设有纳米摩擦发电材料，且在所述摩擦纳米发电机内设有若干滚动体，滚动体在所述摩擦纳米发电机内进行滚动与所述纳米摩擦发电材料摩擦产生电能。
8.进一步的，所述直线电机绕组动子和并联的所述摩擦发电模块与储能装置相连。
9.进一步的，所述永磁直线导轨的数量为多根，且每根所述永磁直线导轨的两端均与所述前限位端盖、所述后限位端盖连接；
10.所述直线电机绕组动子包含有多个分别穿过各所述永磁直线导轨的独立绕组线圈。
11.进一步的，各所述摩擦纳米发电机与所述永磁直线导轨同轴分布。
12.进一步的，所述摩擦纳米发电机绕所述永磁直线导轨围成若干环形并沿所述永磁直线导轨轴向分布。
13.进一步的，所述滚动体为钢珠。
14.进一步的，所述发电机构还包括有整流滤波单元、电机控制单元。
15.本实用新型与已有技术相比的有益效果是：
16.1)能够捕获不同频率、不同幅值的潮汐能，能量利用范围广，应用场景灵活。
17.2)可实现直线发电机、摩擦发电模块、整流滤波单元、电机控制单元的模块化设计，产品可靠性高，使用寿命长。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型提供的直线复合嵌套式发电机构的纵截面剖视图；
20.图2为本实用新型提供的直线复合嵌套式发电机构的横截面剖视图。
具体实施方式
21.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
22.为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本实用新型的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
23.参照图1-2所示，本实用新型提供了一种直线复合嵌套式发电机构，用于海洋扰动发电，直线复合嵌套式发电机构包含有中空的发电机壳体1，发电机壳体1通过螺栓固定于外部波浪摇摆台上，在发电机壳体1的前后两端分别密封连接有前限位端盖5和后限位端盖6，在发电机壳体1内设有绕组动子2、永磁直线导轨3和摩擦发电模块4。其中，永磁直线导轨3同轴设于发电机壳体1内且两端分别与前限位端盖5、后限位端盖6连接。
24.直线电机绕组动子2滑动套设于永磁直线导轨3上，直线电机绕组动子2沿永磁直线导轨3轴向往复滑动产生电能。摩擦发电模块4包含有若干个固定在发电机壳体1内壁上的摩擦纳米发电机41，各摩擦纳米发电机41与直线电机绕组动子2之间留有间隙以不影响直线电机绕组动子2滑动为准，摩擦纳米发电机41为空心，在摩擦纳米发电机41内壁设有纳米摩擦发电材料，且在摩擦纳米发电机41内设有若干滚动体，滚动体在摩擦纳米发电机41内进行滚动与纳米摩擦发电材料摩擦产生电能。
25.在使用时，将本实用新型提供的发电机构安装固定于波浪摇摆台，波浪摇摆台通过连接轴安装于水下探测设备。在波浪作用下，摇摆台发生周期性的振荡，永磁直线电机绕组动子2在惯性力作用下相对永磁直线导轨3进行往复运动，产生交流电；同时位于外圈的多组摩擦发电模块4在周期性压力作用下，滚动体在摩擦纳米发电机41内产生滚动与内壁的纳米摩擦发电材料摩擦产生电能，实现机械能-电能转换。通过两种发电机构的协同配合，可以利用宽频范围内的潮汐能，进而为水下仪器设备提供辅助供电。
26.本实用新型提供的设备在下水前需要保证防水并进行表面防锈处理，进而保证发电机构能在海水中长时间运行，同时其内部的发电机组件也需要具备良好的抗电磁干扰特
性。
27.在一可选的实施例中，永磁直线导轨3的数量为多根，且每根所述永磁直线导轨3的两端均与所述前限位端盖5、所述后限位端盖6连接。相应的，直线电机绕组动子2包含有多个分别穿过各永磁直线导轨3的独立绕组线圈，这种设计可以有效利用空间，提高功率密度和发电效率。永磁直线导轨3由内部规律排布的高性能永磁体、磁隙及非导磁材料结构件组成，导轨外侧磁场呈周期性排布；直线电机绕组动子2内部包含绕组线圈，直线电机绕组动子2沿永磁直线导轨3进行往复直线运动时绕组两端产生感应电动势产生电能。永磁直线导轨3与直线电机绕组动子2的接触面表面光滑，且直线电机定位力足够小，使得直线电机绕组动子2可在摇摆台较小的倾斜角度下也可以发生运动并产生电能。
28.在一可选的实施例中，摩擦纳米发电机41绕永磁直线导轨3围成若干个环形且该环形沿永磁直线导轨3轴向分布，如图2所示，需要说明的是，图2为绘制简便，仅示出了横截面左侧一半数量的摩擦纳米发电机41，在实际产品中，
29.在一可选的实施例中，滚动体为钢珠。
30.以上对本实用新型的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本实用新型的实质内容。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

技术特征：
1.一种直线复合嵌套式发电机构，用于海洋扰动发电，其特征在于，所述直线复合嵌套式发电机构包含有中空的发电机壳体(1)，在发电机壳体(1)的前后两端分别密封连接有前限位端盖(5)和后限位端盖(6)，在发电机壳体(1)内设有绕组动子(2)、永磁直线导轨(3)和摩擦发电模块(4)；所述永磁直线导轨(3)同轴设于所述发电机壳体(1)内且两端分别与所述前限位端盖(5)、所述后限位端盖(6)连接；直线电机绕组动子(2)滑动套设于所述永磁直线导轨(3)上，所述直线电机绕组动子(2)沿所述永磁直线导轨(3)轴向往复滑动产生电能；摩擦发电模块(4)包含有若干个固定在所述发电机壳体(1)内壁上的摩擦纳米发电机(41)，各所述摩擦纳米发电机(41)与直线电机绕组动子(2)之间留有间隙，所述摩擦纳米发电机(41)为空心，在所述摩擦纳米发电机(41)内壁设有纳米摩擦发电材料，且在所述摩擦纳米发电机(41)内设有若干滚动体，所述滚动体在所述摩擦纳米发电机(41)内进行滚动与所述纳米摩擦发电材料摩擦产生电能。2.如权利要求1所述的直线复合嵌套式发电机构，其特征在于，所述直线电机绕组动子(2)和并联的所述摩擦发电模块(4)与储能装置相连。3.如权利要求1所述的直线复合嵌套式发电机构，其特征在于，所述永磁直线导轨(3)的数量为多根，且每根所述永磁直线导轨(3)的两端均与所述前限位端盖(5)、所述后限位端盖(6)连接；所述直线电机绕组动子(2)包含有多个分别穿过各所述永磁直线导轨(3)的独立绕组线圈。4.如权利要求1所述的直线复合嵌套式发电机构，其特征在于，各所述摩擦纳米发电机(41)与所述永磁直线导轨(3)同轴分布。5.如权利要求1所述的直线复合嵌套式发电机构，其特征在于，所述摩擦纳米发电机(41)绕所述永磁直线导轨(3)围成若干环形并沿所述永磁直线导轨(3)轴向分布。6.如权利要求1所述的直线复合嵌套式发电机构，其特征在于，所述滚动体为钢珠。7.如权利要求1-6任意一项所述的直线复合嵌套式发电机构，其特征在于，所述发电机构还包括有整流滤波单元、电机控制单元。

技术总结
本实用新型提供了一种直线复合嵌套式发电机构，直线复合嵌套式发电机构包含有中空的发电机壳体，发电机壳体通过螺栓固定于外部波浪摇摆台上，在发电机壳体的前后两端分别密封连接有前限位端盖和后限位端盖，在发电机壳体内设有绕组动子、永磁直线导轨和摩擦发电模块；永磁直线导轨同轴设于发电机壳体内且两端分别与前限位端盖、后限位端盖连接；直线电机绕组动子滑动套设于永磁直线导轨上，直线电机绕组动子沿永磁直线导轨轴向往复滑动产生电能；摩擦发电模块包含有若干个固定在发电机壳体内壁上的摩擦纳米发电机。本实用新型能够捕获不同频率、不同幅值的潮汐能，能量利用范围广，应用场景灵活。应用场景灵活。应用场景灵活。


技术研发人员：魏方以 李晔 孔令轩 卫宁 贡建国 章丽骏
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2021.11.16
技术公布日：2022/5/25