船用防水应急电源的制作方法
【专利摘要】船用防水应急电源涉及发电【技术领域】。它包括一蓄能机构，蓄能机构包括一电机、一发条机构，发条机构包括一发条、一位于发条中部的转轴，电机的驱动轴连接转轴；船用防水应急电源还包括一发电机构，发电机构包括一永磁体、一电感线圈；船用防水应急电源还包括防水外壳，电机、发条机构、永磁体均位于防水外壳内；电感线圈嵌入防水外壳，防水外壳内设有一用于固定转轴的转轴支架，转轴位于转轴支架上，转轴可绕转轴支架转动，永磁体固定在转轴上。本发明可以利用电机、发条机构，将电能转化为机械能，储存在发条机构内，当需要用电的时候，发条的弹性恢复力驱动转轴转动，进而带动永磁体在电感线圈内转动，进而发电。
【专利说明】船用防水应急电源
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力领域，具体涉及发电【技术领域】。
【背景技术】
[0002]船用应急电源，在出现危险时，对于船员自救，或者外界救援，尤为重要。传统的船用应急电源采用的是蓄电池蓄电的方式，但是蓄电池在受潮、浸水后，将无法使用。而在船舶工作的环境中，往往又会受潮或者浸水，给船员自救，或者外界救援带来不便。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种船用防水应急电源，以解决上述技术问题。
[0004]船用防水应急电源，其特征在于，包括一将电能转化为机械能的蓄能机构，所述蓄能机构包括一电机、一发条机构，所述发条机构包括一发条、一位于所述发条中部的转轴，所述电机的驱动轴连接所述转轴；
[0005]船用防水应急电源还包括一将机械能转化为电能的发电机构，所述发电机构包括一永磁体、一电感线圈；
[0006]船用防水应急电源还包括防水外壳，所述电机、所述发条机构、所述永磁体均位于所述防水外壳内；
[0007]所述电感线圈嵌入所述防水外壳，所述防水外壳内设有一用于固定所述转轴的转轴支架，所述转轴位于所述转轴支架上，所述转轴可绕所述转轴支架转动，所述永磁体固定在所述转轴上。本发明可以利用电机、发条机构，将电能转化为机械能，储存在发条机构内，当需要用电的时候，发条的弹性恢复力驱动转轴转动，进而带动永磁体在电感线圈内转动，进而发电。本专利各部件通过防水外壳密封，可以良好抵御潮湿和水浸。而且使用寿命，可以达到数十年以上。而且结构简单，成本低廉。可以为船员自救和外界救援，提供良好保障。
[0008]所述永磁体的两个端部均呈半圆状。以减少转动过程中与防水外壳的摩擦。
[0009]所述端部的侧面设有一防护层。所述防护层可以为塑料层，也可以为金属层。
[0010]所述防水外壳优选透明或半透明的防水外壳，所述防水外壳内设有一指示灯，所述指示灯连接所述电感线圈。以在提供照明。
[0011]所述电感线圈优选由至少两个单层线圈构成，各单层线圈均以所述转轴为中心呈螺旋状绕制，相邻的两个单层线圈之间的距离大于或等于0.5_。以产生较大的电能。
[0012]所述防水外壳上设有一开口，所述开口内设有一气囊，所述气囊包括位于所述外壳内的内气囊部分和位于所述外壳外的外气囊部分，所述内气囊部分和所述外气囊部分通过一连接气囊部分联通，所述连接气囊部分的外壁与所述开口密封连接，所述内气囊部分充满气时，所述内气囊部分距离所述转轴的最近距离大于或等于所述永磁体距离所述转轴的最远距离。以通过气囊挡住永磁体，进而实现发条位置的锁定。
[0013]所述电感线圈连接一过流保护电路，所述过流保护电路包括比较电路，所述比较电路的一个输入端连接一取样电阻的电压，所述比较电路的一个输入端连接一基准电压，所述取样电阻位于所述过流保护电路与负载之间的供电线上。所述过流保护电路采用取样电阻上电压和基准电压比较的过流保护电路。
[0014]所述电感线圈还可以通过一整流模块连接一晶闸管。所述晶闸管与所述整流模块之间设有一负载电流调节系统，负载电流调节系统包括一控制模块，控制模块设有一控制信号输出端，控制模块通过控制信号输出端连接一电压调整单元，电压调整单元的信号输出端连接一电流控制用信号处理模块；晶闸管的二次侧设有一恒流输出电路，电流控制用信号处理模块接收电压调整单元的调节信号，并对调节信号进行分析处理后，输出给恒流输出电路，实现恒流输出电路输出电流的调节。本发明可调整输出电流，以适应多个品牌、多个型号的负载的用电需求。电流控制用信号处理模块通信连接一上位机。以将电流参数、使用时间、负载型号上传上位机。
[0015]控制模块还设有一控制信号输入端，控制信号输入端连接信号处理系统；上位机内设有一含有恒流输出电路的输出值与电压调整单元的控制信号相匹配的电流调节用静态数据库，上位机判断需要调节的恒流输出电路的输出值，查找相匹配的控制信号，通过信号处理系统将控制信号传递给控制模块，再由控制模块输出给电压调整单元，实现对恒流输出电路输出电流的调节。
[0016]上位机内还设有一动态数据库，上位机对外界的输入信号进行记录，并存入动态数据库，动态数据库在使用过程中得以扩展，构成一具有自主学习模式的动态数据库；上位机判断需要调节的恒流输出电路的输出值，依据动态数据库内不断学习得到的恒流输出电路的输出值与电压调整单元的控制信号相匹配的值输出控制信号，通过信号处理系统将控制信号传递给控制模块，再由控制模块输出给电压调整单元，实现对恒流输出电路输出电流的调节。
[0017]电流控制用信号处理模块对调节信号的处理方式可以采用短路输出、滤波、信号限幅、信号转换等信号处理方式。以实现消除干扰、信号整形。这里的调节信号可以是电压、电流、PWM、频率等电信号形式。电压调整单元接收控制模块输出的控制信号，调节AH(调节信号的最高值)端与AW(调节信号)端之间以及AW(调节信号)端和AL(调节信号的最低值)端之间的等效电阻值，实现输出到电流控制用信号处理模块的调节信号的控制。这里的调节信号可以是电压、电流、PWM、频率等电信号形式。电压调整单元的AH端和AW端之间以及AW端和AL端之间是等效为电阻的电路或者芯片，并根据控制模块的输出信号调节等效的电阻值。还包括一参考电压模块，参考电压模块的ORV+(输出电压最大值)端、ORV-(输出电压最小值)端分别连接电压调整单元的AH端、AL端，以便控制电压调整模块的输出信号在设定的范围内。根据电流控制用信号处理模块输出的调节信号的要求产生参考电压。电压调整单元的AH端与参考电压模块的ORV+端之间还连接一分压电阻，电压调整单元的AL端与参考电压模块I的ORV-端之间连接另一分压电阻，两个分压电阻与电压调整单元的AH端、AL端、AW端构成一分压电路。参考电压模块输出的电压经分压电路分压，输出调节信号给电流控制用信号处理模块，以确定电流控制用信号处理模块的输出信号在所设定的范围内。这里，输出的调节信号是电压、PWM等信号形式。电压调整单元输出的调节信号还可以被控制模块输出的控制信号所控制。
[0018]控制模块连接至少两个电压调整单元，至少两个电压调整单元分别连接一电流控制用信号处理模块，通过电流控制用信号处理模块分别连接恒流输出电路；还包括至少两个参考电压模块，至少两个参考电压模块与电压调整单元之间分别设有分压电阻。实现一个控制模块控制两个恒流输出电路。控制模块采用MCU(微控制器)等智能单元，也可以是数字逻辑电路、开关电路、模拟调节电路等可以调整工作状态的接口电路。电流控制用信号处理模块和恒流输出电路可以分别接收控制模块输出的电信号，并根据控制模块输出的电信号调整其工作状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为船用防水应急电源的部分结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0021]参照图1，船用防水应急电源，包括一将电能转化为机械能的蓄能机构，蓄能机构包括一电机、一发条机构，发条机构包括一发条4、一位于发条4中部的转轴5，电机的驱动轴连接转轴5 ;船用防水应急电源还包括一将机械能转化为电能的发电机构，发电机构包括一永磁体3、一电感线圈；船用防水应急电源还包括防水外壳1，电机、发条机构、永磁体均位于防水外壳内。电感线圈嵌入防水外壳I，防水外壳I内设有一用于固定转轴5的转轴支架，转轴5位于转轴支架上,转轴5可绕转轴支架转动,永磁体3位于防水外壳I内，永磁体3固定在转轴5上。本发明可以利用电机、发条机构，将电能转化为机械能，储存在发条机构内，当需要用电的时候，发条的弹性恢复力驱动转轴5转动,进而带动永磁体3在电感线圈内转动，进而发电。本专利各部件通过防水外壳密封，可以良好抵御潮湿和水浸。而且使用寿命，可以达到数十年以上。而且结构简单，成本低廉。可以为船员自救和外界救援，提供良好保障。
[0022]永磁体3的两个端部均呈半圆状。以减少转动过程中与防水外壳I的摩擦。永磁体3，特别基于磁钢材料的永磁体，如铁镍钴磁钢。端部的侧面设有一防护层。防护层可以为塑料层，也可以为金属层。电感线圈优选由至少两个单层线圈2构成，各单层线圈2均以转轴5为中心呈螺旋状绕制，相邻的两个单层线圈之间的距离大于或等于0.5mm。以产生较大的电能。
[0023]防水外壳I上设有一开口，开口内设有一气囊6，气囊6包括位于外壳内的内气囊部分和位于外壳外的外气囊部分，内气囊部分和外气囊部分通过一连接气囊部分联通,连接气囊部分的外壁与开口密封连接，内气囊部分充满气时，内气囊部分距离转轴的最近距离大于或等于永磁体距离转轴的最远距离。以通过气囊6挡住永磁体，进而实现发条位置的锁定。
[0024]电感线圈连接一过流保护电路，过流保护电路包括比较电路，比较电路的一个输入端连接一取样电阻的电压，比较电路的一个输入端连接一基准电压，取样电阻位于过流保护电路与负载之间的供电线上。过流保护电路采用取样电阻上电压和基准电压比较的过流保护电路。
[0025]电感线圈还可以通过一整流模块连接一晶闸管。晶闸管与整流模块之间设有一负载电流调节系统，负载电流调节系统包括一控制模块，控制模块设有一控制信号输出端，控制模块通过控制信号输出端连接一电压调整单元，电压调整单元的信号输出端连接一电流控制用信号处理模块；晶闸管的二次侧设有一恒流输出电路，电流控制用信号处理模块接收电压调整单元的调节信号，并对调节信号进行分析处理后，输出给恒流输出电路，实现恒流输出电路输出电流的调节。本发明可调整输出电流，以适应多个品牌、多个型号的负载的用电需求。电流控制用信号处理模块通信连接一上位机。以将电流参数、使用时间、负载型号上传上位机。
[0026]控制模块还设有一控制信号输入端，控制信号输入端连接信号处理系统；上位机内设有一含有恒流输出电路的输出值与电压调整单元的控制信号相匹配的电流调节用静态数据库，上位机判断需要调节的恒流输出电路的输出值，查找相匹配的控制信号，通过信号处理系统将控制信号传递给控制模块，再由控制模块输出给电压调整单元，实现对恒流输出电路输出电流的调节。
[0027]上位机内还设有一动态数据库，上位机对外界的输入信号进行记录，并存入动态数据库，动态数据库在使用过程中得以扩展，构成一具有自主学习模式的动态数据库；上位机判断需要调节的恒流输出电路的输出值，依据动态数据库内不断学习得到的恒流输出电路的输出值与电压调整单元的控制信号相匹配的值输出控制信号，通过信号处理系统将控制信号传递给控制模块，再由控制模块输出给电压调整单元，实现对恒流输出电路输出电流的调节。
[0028]电流控制用信号处理模块对调节信号的处理方式可以采用短路输出、滤波、信号限幅、信号转换等信号处理方式。以实现消除干扰、信号整形。这里的调节信号可以是电压、电流、PWM、频率等电信号形式。电压调整单元接收控制模块输出的控制信号，调节AH (调节信号的最高值)端与AW(调节信号)端之间以及AW(调节信号)端和AL(调节信号的最低值)端之间的等效电阻值，实现输出到电流控制用信号处理模块的调节信号的控制。这里的调节信号可以是电压、电流、PWM、频率等电信号形式。电压调整单元的AH端和AW端之间以及AW端和AL端之间是等效为电阻的电路或者芯片，并根据控制模块的输出信号调节等效的电阻值。还包括一参考电压模块，参考电压模块的ORV+(输出电压最大值)端、ORV-(输出电压最小值)端分别连接电压调整单元的AH端、AL端，以便控制电压调整模块的输出信号在设定的范围内。根据电流控制用信号处理模块输出的调节信号的要求产生参考电压。电压调整单元的AH端与参考电压模块的ORV+端之间还连接一分压电阻，电压调整单元的AL端与参考电压模块I的ORV-端之间连接另一分压电阻，两个分压电阻与电压调整单元的AH端、AL端、AW端构成一分压电路。参考电压模块输出的电压经分压电路分压，输出调节信号给电流控制用信号处理模块，以确定电流控制用信号处理模块的输出信号在所设定的范围内。这里，输出的调节信号是电压、PWM等信号形式。电压调整单元输出的调节信号还可以被控制模块输出的控制信号所控制。
[0029]控制模块连接至少两个电压调整单元，至少两个电压调整单元分别连接一电流控制用信号处理模块，通过电流控制用信号处理模块分别连接恒流输出电路；还包括至少两个参考电压模块，至少两个参考电压模块与电压调整单元之间分别设有分压电阻。实现一个控制模块控制两个恒流输出电路。控制模块采用MCU(微控制器)等智能单元，也可以是数字逻辑电路、开关电路、模拟调节电路等可以调整工作状态的接口电路。电流控制用信号处理模块和恒流输出电路可以分别接收控制模块输出的电信号，并根据控制模块输出的电信号调整其工作状态。
[0030]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述使用方法的限制，上述使用方法和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.船用防水应急电源，其特征在于，包括一将电能转化为机械能的蓄能机构，所述蓄能机构包括一电机、一发条机构，所述发条机构包括一发条、一位于所述发条中部的转轴，所述电机的驱动轴连接所述转轴； 船用防水应急电源还包括一将机械能转化为电能的发电机构，所述发电机构包括一永磁体、一电感线圈； 船用防水应急电源还包括防水外壳，所述电机、所述发条机构、所述永磁体均位于所述防水外壳内； 所述电感线圈嵌入所述防水外壳，所述防水外壳内设有一用于固定所述转轴的转轴支架，所述转轴位于所述转轴支架上，所述转轴可绕所述转轴支架转动，所述永磁体固定在所述转轴上。
2.根据权利要求1所述的船用防水应急电源，其特征在于:所述防水外壳为透明或半透明的防水外壳，所述防水外壳内设有一指示灯，所述指示灯连接所述电感线圈。
3.根据权利要求1所述的船用防水应急电源，其特征在于:所述防水外壳上设有一开口，所述开口内设有一气囊，所述气囊包括位于所述外壳内的内气囊部分和位于所述外壳外的外气囊部分，所述内气囊部分和所述外气囊部分通过一连接气囊部分联通，所述连接气囊部分的外壁与所述开口密封连接，所述内气囊部分充满气时，所述内气囊部分距离所述转轴的最近距离大于或等于所述永磁体距离所述转轴的最远距离。
4.根据权利要求1所述的船用防水应急电源，其特征在于:所述电感线圈由至少两个单层线圈构成，各单层线圈均以所述转轴为中心呈螺旋状绕制，相邻的两个单层线圈之间的距离大于或等于0.5mm。
5.根据权利要求1所述的船用防水应急电源，其特征在于:所述电感线圈连接一过流保护电路，所述过流保护电路包括比较电路，所述比较电路的一个输入端连接一取样电阻的电压，所述比较电路的一个输入端连接一基准电压，所述取样电阻位于所述过流保护电路与负载之间的供电线上。
6.根据权利要求1所述的船用防水应急电源，其特征在于:所述电感线圈通过一整流模块连接一晶闸管。
7.根据权利要求6所述的船用防水应急电源，其特征在于:所述晶闸管与所述整流模块之间设有一负载电流调节系统，负载电流调节系统包括一控制模块，控制模块设有一控制信号输出端，控制模块通过控制信号输出端连接一电压调整单元，电压调整单元的信号输出端连接一电流控制用信号处理模块；晶闸管的二次侧设有一恒流输出电路，电流控制用信号处理模块接收电压调整单元的调节信号，并对调节信号进行分析处理后，输出给恒流输出电路，实现恒流输出电路输出电流的调节。
8.根据权利要求7所述的船用防水应急电源，其特征在于:电流控制用信号处理模块通信连接一上位机。
9.根据权利要求8所述的船用防水应急电源，其特征在于:控制模块还设有一控制信号输入端，控制信号输入端连接信号处理系统；上位机内设有一含有恒流输出电路的输出值与电压调整单元的控制信号相匹配的电流调节用静态数据库，上位机判断需要调节的恒流输出电路的输出值，查找相匹配的控制信号，通过信号处理系统将控制信号传递给控制模块，再由控制模块输出给电压调整单元，实现对恒流输出电路输出电流的调节。
10.根据权利要求9所述的船用防水应急电源，其特征在于:上位机内还设有一动态数据库，上位机对外界的输入信号进行记录，并存入动态数据库，动态数据库在使用过程中得以扩展，构成一具有自主学习模式的动态数据库；上位机判断需要调节的恒流输出电路的输出值，依据动态数据库内不断学习得到的恒流输出电路的输出值与电压调整单元的控制信号相匹配的值输出控制信号，通过信号处理系统将控制信号传递给控制模块，再由控制模块输出给电压调整单元，实现对恒流输出电路输出电流的调节。
【文档编号】H02J9/00GK104467152SQ201410714357
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】单英雷, 殷庆华, 俞雪明, 冯国勇 申请人:国网上海市电力公司, 华东电力试验研究院有限公司