船用防水應急電源的製作方法
2023-09-27 05:25:15 2
船用防水應急電源的製作方法
【專利摘要】船用防水應急電源涉及發電【技術領域】。它包括一蓄能機構，蓄能機構包括一電機、一發條機構，發條機構包括一發條、一位於發條中部的轉軸，電機的驅動軸連接轉軸；船用防水應急電源還包括一發電機構，發電機構包括一永磁體、一電感線圈；船用防水應急電源還包括防水外殼，電機、發條機構、永磁體均位於防水外殼內；電感線圈嵌入防水外殼，防水外殼內設有一用於固定轉軸的轉軸支架，轉軸位於轉軸支架上，轉軸可繞轉軸支架轉動，永磁體固定在轉軸上。本發明可以利用電機、發條機構，將電能轉化為機械能，儲存在發條機構內，當需要用電的時候，發條的彈性恢復力驅動轉軸轉動，進而帶動永磁體在電感線圈內轉動，進而發電。
【專利說明】船用防水應急電源
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力領域，具體涉及發電【技術領域】。
【背景技術】
[0002]船用應急電源，在出現危險時，對於船員自救，或者外界救援，尤為重要。傳統的船用應急電源採用的是蓄電池蓄電的方式，但是蓄電池在受潮、浸水後，將無法使用。而在船舶工作的環境中，往往又會受潮或者浸水，給船員自救，或者外界救援帶來不便。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提供一種船用防水應急電源，以解決上述技術問題。
[0004]船用防水應急電源，其特徵在於，包括一將電能轉化為機械能的蓄能機構，所述蓄能機構包括一電機、一發條機構，所述發條機構包括一發條、一位於所述發條中部的轉軸，所述電機的驅動軸連接所述轉軸；
[0005]船用防水應急電源還包括一將機械能轉化為電能的發電機構，所述發電機構包括一永磁體、一電感線圈；
[0006]船用防水應急電源還包括防水外殼，所述電機、所述發條機構、所述永磁體均位於所述防水外殼內；
[0007]所述電感線圈嵌入所述防水外殼，所述防水外殼內設有一用於固定所述轉軸的轉軸支架，所述轉軸位於所述轉軸支架上，所述轉軸可繞所述轉軸支架轉動，所述永磁體固定在所述轉軸上。本發明可以利用電機、發條機構，將電能轉化為機械能，儲存在發條機構內，當需要用電的時候，發條的彈性恢復力驅動轉軸轉動，進而帶動永磁體在電感線圈內轉動，進而發電。本專利各部件通過防水外殼密封，可以良好抵禦潮溼和水浸。而且使用壽命，可以達到數十年以上。而且結構簡單，成本低廉。可以為船員自救和外界救援，提供良好保障。
[0008]所述永磁體的兩個端部均呈半圓狀。以減少轉動過程中與防水外殼的摩擦。
[0009]所述端部的側面設有一防護層。所述防護層可以為塑料層，也可以為金屬層。
[0010]所述防水外殼優選透明或半透明的防水外殼，所述防水外殼內設有一指示燈，所述指示燈連接所述電感線圈。以在提供照明。
[0011]所述電感線圈優選由至少兩個單層線圈構成，各單層線圈均以所述轉軸為中心呈螺旋狀繞制，相鄰的兩個單層線圈之間的距離大於或等於0.5_。以產生較大的電能。
[0012]所述防水外殼上設有一開口，所述開口內設有一氣囊，所述氣囊包括位於所述外殼內的內氣囊部分和位於所述外殼外的外氣囊部分，所述內氣囊部分和所述外氣囊部分通過一連接氣囊部分聯通，所述連接氣囊部分的外壁與所述開口密封連接，所述內氣囊部分充滿氣時，所述內氣囊部分距離所述轉軸的最近距離大於或等於所述永磁體距離所述轉軸的最遠距離。以通過氣囊擋住永磁體，進而實現發條位置的鎖定。
[0013]所述電感線圈連接一過流保護電路，所述過流保護電路包括比較電路，所述比較電路的一個輸入端連接一取樣電阻的電壓，所述比較電路的一個輸入端連接一基準電壓，所述取樣電阻位於所述過流保護電路與負載之間的供電線上。所述過流保護電路採用取樣電阻上電壓和基準電壓比較的過流保護電路。
[0014]所述電感線圈還可以通過一整流模塊連接一晶閘管。所述晶閘管與所述整流模塊之間設有一負載電流調節系統，負載電流調節系統包括一控制模塊，控制模塊設有一控制信號輸出端，控制模塊通過控制信號輸出端連接一電壓調整單元，電壓調整單元的信號輸出端連接一電流控制用信號處理模塊；晶閘管的二次側設有一恆流輸出電路，電流控制用信號處理模塊接收電壓調整單元的調節信號，並對調節信號進行分析處理後，輸出給恆流輸出電路，實現恆流輸出電路輸出電流的調節。本發明可調整輸出電流，以適應多個品牌、多個型號的負載的用電需求。電流控制用信號處理模塊通信連接一上位機。以將電流參數、使用時間、負載型號上傳上位機。
[0015]控制模塊還設有一控制信號輸入端，控制信號輸入端連接信號處理系統；上位機內設有一含有恆流輸出電路的輸出值與電壓調整單元的控制信號相匹配的電流調節用靜態資料庫，上位機判斷需要調節的恆流輸出電路的輸出值，查找相匹配的控制信號，通過信號處理系統將控制信號傳遞給控制模塊，再由控制模塊輸出給電壓調整單元，實現對恆流輸出電路輸出電流的調節。
[0016]上位機內還設有一動態資料庫，上位機對外界的輸入信號進行記錄，並存入動態資料庫，動態資料庫在使用過程中得以擴展，構成一具有自主學習模式的動態資料庫；上位機判斷需要調節的恆流輸出電路的輸出值，依據動態資料庫內不斷學習得到的恆流輸出電路的輸出值與電壓調整單元的控制信號相匹配的值輸出控制信號，通過信號處理系統將控制信號傳遞給控制模塊，再由控制模塊輸出給電壓調整單元，實現對恆流輸出電路輸出電流的調節。
[0017]電流控制用信號處理模塊對調節信號的處理方式可以採用短路輸出、濾波、信號限幅、信號轉換等信號處理方式。以實現消除幹擾、信號整形。這裡的調節信號可以是電壓、電流、PWM、頻率等電信號形式。電壓調整單元接收控制模塊輸出的控制信號，調節AH(調節信號的最高值)端與AW(調節信號)端之間以及AW(調節信號)端和AL(調節信號的最低值)端之間的等效電阻值，實現輸出到電流控制用信號處理模塊的調節信號的控制。這裡的調節信號可以是電壓、電流、PWM、頻率等電信號形式。電壓調整單元的AH端和AW端之間以及AW端和AL端之間是等效為電阻的電路或者晶片，並根據控制模塊的輸出信號調節等效的電阻值。還包括一參考電壓模塊，參考電壓模塊的ORV+(輸出電壓最大值)端、ORV-(輸出電壓最小值)端分別連接電壓調整單元的AH端、AL端，以便控制電壓調整模塊的輸出信號在設定的範圍內。根據電流控制用信號處理模塊輸出的調節信號的要求產生參考電壓。電壓調整單元的AH端與參考電壓模塊的ORV+端之間還連接一分壓電阻，電壓調整單元的AL端與參考電壓模塊I的ORV-端之間連接另一分壓電阻，兩個分壓電阻與電壓調整單元的AH端、AL端、AW端構成一分壓電路。參考電壓模塊輸出的電壓經分壓電路分壓，輸出調節信號給電流控制用信號處理模塊，以確定電流控制用信號處理模塊的輸出信號在所設定的範圍內。這裡，輸出的調節信號是電壓、PWM等信號形式。電壓調整單元輸出的調節信號還可以被控制模塊輸出的控制信號所控制。
[0018]控制模塊連接至少兩個電壓調整單元，至少兩個電壓調整單元分別連接一電流控制用信號處理模塊，通過電流控制用信號處理模塊分別連接恆流輸出電路；還包括至少兩個參考電壓模塊，至少兩個參考電壓模塊與電壓調整單元之間分別設有分壓電阻。實現一個控制模塊控制兩個恆流輸出電路。控制模塊採用MCU(微控制器)等智能單元，也可以是數字邏輯電路、開關電路、模擬調節電路等可以調整工作狀態的接口電路。電流控制用信號處理模塊和恆流輸出電路可以分別接收控制模塊輸出的電信號，並根據控制模塊輸出的電信號調整其工作狀態。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為船用防水應急電源的部分結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。
[0021]參照圖1，船用防水應急電源，包括一將電能轉化為機械能的蓄能機構，蓄能機構包括一電機、一發條機構，發條機構包括一發條4、一位於發條4中部的轉軸5，電機的驅動軸連接轉軸5 ;船用防水應急電源還包括一將機械能轉化為電能的發電機構，發電機構包括一永磁體3、一電感線圈；船用防水應急電源還包括防水外殼1，電機、發條機構、永磁體均位於防水外殼內。電感線圈嵌入防水外殼I，防水外殼I內設有一用於固定轉軸5的轉軸支架，轉軸5位於轉軸支架上,轉軸5可繞轉軸支架轉動,永磁體3位於防水外殼I內，永磁體3固定在轉軸5上。本發明可以利用電機、發條機構，將電能轉化為機械能，儲存在發條機構內，當需要用電的時候，發條的彈性恢復力驅動轉軸5轉動,進而帶動永磁體3在電感線圈內轉動，進而發電。本專利各部件通過防水外殼密封，可以良好抵禦潮溼和水浸。而且使用壽命，可以達到數十年以上。而且結構簡單，成本低廉。可以為船員自救和外界救援，提供良好保障。
[0022]永磁體3的兩個端部均呈半圓狀。以減少轉動過程中與防水外殼I的摩擦。永磁體3，特別基於磁鋼材料的永磁體，如鐵鎳鈷磁鋼。端部的側面設有一防護層。防護層可以為塑料層，也可以為金屬層。電感線圈優選由至少兩個單層線圈2構成，各單層線圈2均以轉軸5為中心呈螺旋狀繞制，相鄰的兩個單層線圈之間的距離大於或等於0.5mm。以產生較大的電能。
[0023]防水外殼I上設有一開口，開口內設有一氣囊6，氣囊6包括位於外殼內的內氣囊部分和位於外殼外的外氣囊部分，內氣囊部分和外氣囊部分通過一連接氣囊部分聯通,連接氣囊部分的外壁與開口密封連接，內氣囊部分充滿氣時，內氣囊部分距離轉軸的最近距離大於或等於永磁體距離轉軸的最遠距離。以通過氣囊6擋住永磁體，進而實現發條位置的鎖定。
[0024]電感線圈連接一過流保護電路，過流保護電路包括比較電路，比較電路的一個輸入端連接一取樣電阻的電壓，比較電路的一個輸入端連接一基準電壓，取樣電阻位於過流保護電路與負載之間的供電線上。過流保護電路採用取樣電阻上電壓和基準電壓比較的過流保護電路。
[0025]電感線圈還可以通過一整流模塊連接一晶閘管。晶閘管與整流模塊之間設有一負載電流調節系統，負載電流調節系統包括一控制模塊，控制模塊設有一控制信號輸出端，控制模塊通過控制信號輸出端連接一電壓調整單元，電壓調整單元的信號輸出端連接一電流控制用信號處理模塊；晶閘管的二次側設有一恆流輸出電路，電流控制用信號處理模塊接收電壓調整單元的調節信號，並對調節信號進行分析處理後，輸出給恆流輸出電路，實現恆流輸出電路輸出電流的調節。本發明可調整輸出電流，以適應多個品牌、多個型號的負載的用電需求。電流控制用信號處理模塊通信連接一上位機。以將電流參數、使用時間、負載型號上傳上位機。
[0026]控制模塊還設有一控制信號輸入端，控制信號輸入端連接信號處理系統；上位機內設有一含有恆流輸出電路的輸出值與電壓調整單元的控制信號相匹配的電流調節用靜態資料庫，上位機判斷需要調節的恆流輸出電路的輸出值，查找相匹配的控制信號，通過信號處理系統將控制信號傳遞給控制模塊，再由控制模塊輸出給電壓調整單元，實現對恆流輸出電路輸出電流的調節。
[0027]上位機內還設有一動態資料庫，上位機對外界的輸入信號進行記錄，並存入動態資料庫，動態資料庫在使用過程中得以擴展，構成一具有自主學習模式的動態資料庫；上位機判斷需要調節的恆流輸出電路的輸出值，依據動態資料庫內不斷學習得到的恆流輸出電路的輸出值與電壓調整單元的控制信號相匹配的值輸出控制信號，通過信號處理系統將控制信號傳遞給控制模塊，再由控制模塊輸出給電壓調整單元，實現對恆流輸出電路輸出電流的調節。
[0028]電流控制用信號處理模塊對調節信號的處理方式可以採用短路輸出、濾波、信號限幅、信號轉換等信號處理方式。以實現消除幹擾、信號整形。這裡的調節信號可以是電壓、電流、PWM、頻率等電信號形式。電壓調整單元接收控制模塊輸出的控制信號，調節AH (調節信號的最高值)端與AW(調節信號)端之間以及AW(調節信號)端和AL(調節信號的最低值)端之間的等效電阻值，實現輸出到電流控制用信號處理模塊的調節信號的控制。這裡的調節信號可以是電壓、電流、PWM、頻率等電信號形式。電壓調整單元的AH端和AW端之間以及AW端和AL端之間是等效為電阻的電路或者晶片，並根據控制模塊的輸出信號調節等效的電阻值。還包括一參考電壓模塊，參考電壓模塊的ORV+(輸出電壓最大值)端、ORV-(輸出電壓最小值)端分別連接電壓調整單元的AH端、AL端，以便控制電壓調整模塊的輸出信號在設定的範圍內。根據電流控制用信號處理模塊輸出的調節信號的要求產生參考電壓。電壓調整單元的AH端與參考電壓模塊的ORV+端之間還連接一分壓電阻，電壓調整單元的AL端與參考電壓模塊I的ORV-端之間連接另一分壓電阻，兩個分壓電阻與電壓調整單元的AH端、AL端、AW端構成一分壓電路。參考電壓模塊輸出的電壓經分壓電路分壓，輸出調節信號給電流控制用信號處理模塊，以確定電流控制用信號處理模塊的輸出信號在所設定的範圍內。這裡，輸出的調節信號是電壓、PWM等信號形式。電壓調整單元輸出的調節信號還可以被控制模塊輸出的控制信號所控制。
[0029]控制模塊連接至少兩個電壓調整單元，至少兩個電壓調整單元分別連接一電流控制用信號處理模塊，通過電流控制用信號處理模塊分別連接恆流輸出電路；還包括至少兩個參考電壓模塊，至少兩個參考電壓模塊與電壓調整單元之間分別設有分壓電阻。實現一個控制模塊控制兩個恆流輸出電路。控制模塊採用MCU(微控制器)等智能單元，也可以是數字邏輯電路、開關電路、模擬調節電路等可以調整工作狀態的接口電路。電流控制用信號處理模塊和恆流輸出電路可以分別接收控制模塊輸出的電信號，並根據控制模塊輸出的電信號調整其工作狀態。
[0030]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述使用方法的限制，上述使用方法和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.船用防水應急電源，其特徵在於，包括一將電能轉化為機械能的蓄能機構，所述蓄能機構包括一電機、一發條機構，所述發條機構包括一發條、一位於所述發條中部的轉軸，所述電機的驅動軸連接所述轉軸； 船用防水應急電源還包括一將機械能轉化為電能的發電機構，所述發電機構包括一永磁體、一電感線圈； 船用防水應急電源還包括防水外殼，所述電機、所述發條機構、所述永磁體均位於所述防水外殼內； 所述電感線圈嵌入所述防水外殼，所述防水外殼內設有一用於固定所述轉軸的轉軸支架，所述轉軸位於所述轉軸支架上，所述轉軸可繞所述轉軸支架轉動，所述永磁體固定在所述轉軸上。
2.根據權利要求1所述的船用防水應急電源，其特徵在於:所述防水外殼為透明或半透明的防水外殼，所述防水外殼內設有一指示燈，所述指示燈連接所述電感線圈。
3.根據權利要求1所述的船用防水應急電源，其特徵在於:所述防水外殼上設有一開口，所述開口內設有一氣囊，所述氣囊包括位於所述外殼內的內氣囊部分和位於所述外殼外的外氣囊部分，所述內氣囊部分和所述外氣囊部分通過一連接氣囊部分聯通，所述連接氣囊部分的外壁與所述開口密封連接，所述內氣囊部分充滿氣時，所述內氣囊部分距離所述轉軸的最近距離大於或等於所述永磁體距離所述轉軸的最遠距離。
4.根據權利要求1所述的船用防水應急電源，其特徵在於:所述電感線圈由至少兩個單層線圈構成，各單層線圈均以所述轉軸為中心呈螺旋狀繞制，相鄰的兩個單層線圈之間的距離大於或等於0.5mm。
5.根據權利要求1所述的船用防水應急電源，其特徵在於:所述電感線圈連接一過流保護電路，所述過流保護電路包括比較電路，所述比較電路的一個輸入端連接一取樣電阻的電壓，所述比較電路的一個輸入端連接一基準電壓，所述取樣電阻位於所述過流保護電路與負載之間的供電線上。
6.根據權利要求1所述的船用防水應急電源，其特徵在於:所述電感線圈通過一整流模塊連接一晶閘管。
7.根據權利要求6所述的船用防水應急電源，其特徵在於:所述晶閘管與所述整流模塊之間設有一負載電流調節系統，負載電流調節系統包括一控制模塊，控制模塊設有一控制信號輸出端，控制模塊通過控制信號輸出端連接一電壓調整單元，電壓調整單元的信號輸出端連接一電流控制用信號處理模塊；晶閘管的二次側設有一恆流輸出電路，電流控制用信號處理模塊接收電壓調整單元的調節信號，並對調節信號進行分析處理後，輸出給恆流輸出電路，實現恆流輸出電路輸出電流的調節。
8.根據權利要求7所述的船用防水應急電源，其特徵在於:電流控制用信號處理模塊通信連接一上位機。
9.根據權利要求8所述的船用防水應急電源，其特徵在於:控制模塊還設有一控制信號輸入端，控制信號輸入端連接信號處理系統；上位機內設有一含有恆流輸出電路的輸出值與電壓調整單元的控制信號相匹配的電流調節用靜態資料庫，上位機判斷需要調節的恆流輸出電路的輸出值，查找相匹配的控制信號，通過信號處理系統將控制信號傳遞給控制模塊，再由控制模塊輸出給電壓調整單元，實現對恆流輸出電路輸出電流的調節。
10.根據權利要求9所述的船用防水應急電源，其特徵在於:上位機內還設有一動態資料庫，上位機對外界的輸入信號進行記錄，並存入動態資料庫，動態資料庫在使用過程中得以擴展，構成一具有自主學習模式的動態資料庫；上位機判斷需要調節的恆流輸出電路的輸出值，依據動態資料庫內不斷學習得到的恆流輸出電路的輸出值與電壓調整單元的控制信號相匹配的值輸出控制信號，通過信號處理系統將控制信號傳遞給控制模塊，再由控制模塊輸出給電壓調整單元，實現對恆流輸出電路輸出電流的調節。
【文檔編號】H02J9/00GK104467152SQ201410714357
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月1日 優先權日:2014年12月1日
【發明者】單英雷, 殷慶華, 俞雪明, 馮國勇 申請人:國網上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司