CN106870263A - 一种基于多层叠堆式‑介电弹性体的海洋能发电机结构设计 - Google Patents

一种基于多层叠堆式‑介电弹性体的海洋能发电机结构设计 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种发电机结构设计，尤其是一种基于多层叠堆式‑介电弹性体的海洋能发电机结构设计。该发电机由扇叶涡轮、中心轴、圆柱凸轮、底座、滑杆支架、套筒、多层叠堆式‑介电弹性体、顶针、滑杆以及防水外壳组成。多层叠堆式‑介电弹性体一端固定在防水外壳的套筒内，另一端与滑杆相接。扇叶涡轮俘获海洋能旋转带动圆柱凸轮旋转。圆柱凸轮和顶针配合运动，将旋转运动转变为直线运动，从而使得与顶针一体的滑杆对多层叠堆式‑介电弹性体进行周期性地挤压和放松。多层叠堆式‑介电弹性体受到的挤压和放松过程可实现其将机械能转化为电能，从而进行发电。该机构具有结构简单、安装方便、易维护和成本低等优点。介电弹性体发电机能在非常宽的频率范围高效工作，特别适合应用于海洋能发电。

Description

一种基于多层叠堆式-介电弹性体的海洋能发电机结构设计
技术领域
本发明涉及一种海洋能发电机的结构设计，尤其是涉及一种基于多层叠堆式-介电弹性体的海洋能发电机结构设计。
背景技术
介电弹性体是一种新型的功能性材料，因能量密度高(比传统压电材料高出两个数量级)，质量轻，变形大，价格低以及机电转换效率高等优点，使得其在发电领域越来越受重视。从原理上，介电弹性体发电机是一种具有“三明治”式三层结构的可变电容器，上下两侧是柔性电极，中间是介电弹性体。在施加偏置电压时，通过拉伸、收缩介电弹性体即可将施加的机械能转化为电能。而多层叠堆式-介电弹性体是近几年刚刚提出的结构：多层叠堆在一起的介电弹性体薄膜可以使整体的电容变大，产生电量更多的同时，结构也更为紧凑。多层叠堆式-介电弹性体受到周期性的挤压和放松导致材料周期性的形变和回复，进而也可发电。多层叠堆式-介电弹性体发电机定会在今后的介电弹性体发电机设计中应用得越来越多。能源危机和环境问题令清洁可再生能源的研究备受关注。太阳能、风能、海洋能是重要的可再生清洁能源。其中，海洋蕴藏着巨大的能源，且人类开发应用得少之又少。而介电弹性体发电机能在非常宽的频率范围高效工作，特别适合应用于海洋能发电。
发明内容
本发明涉及一种基于多层叠堆式-介电弹性体的海洋能发电机结构设计。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于多层叠堆式-介电弹性体的海洋能发电机，其特征在于：该发电机由扇叶涡轮、中心轴、圆柱凸轮、底座、滑杆支架、套筒、多层叠堆式-介电弹性体、顶针、滑杆以及防水外壳组成。多层叠堆式-介电弹性体一端固定在防水外壳的套筒内，另一端与滑杆相接。扇叶涡轮俘获海洋能旋转，进而带动圆柱凸轮旋转。圆柱凸轮和顶针配合运动，将旋转运动转变为直线运动，从而使得与顶针一体的滑杆对多层叠堆式-介电弹性体进行周期性地挤压和放松。多层叠堆式-介电弹性体受到的挤压和放松过程可实现其将机械能转化为电能，从而进行发电。
所述基于多层叠堆式-介电弹性体的海洋能发电机，其特征在于：滑杆设计为方形，使得顶针顶入圆柱槽内的同时保持与底座的水平，从而保证在发电过程中顶针不会上下浮动。
所述基于多层叠堆式-介电弹性体的海洋能发电机，其特征在于：滑杆往复运动，安装在防水外壳一端的多层叠堆式-介电弹性体受压的同时，相对应的防水外壳另一端的多层叠堆式-介电弹性体放松，可以使得多个多层叠堆式-介电弹性体同时工作，提高海洋能到电能的转化效率。
所述基于多层叠堆式-介电弹性体的海洋能发电机，其特征在于：一个圆柱凸轮带动两个滑杆同时工作，可以保证整体受力平稳的同时，也可以使得多个多层叠堆式-介电弹性体同时工作，提高海洋能到电能的转化效率。
所述基于多层叠堆式-介电弹性体的海洋能发电机，其特征在于：扇叶涡轮作为海洋能俘获机构，将海洋能转变为可利用的机械能。
该机构具有结构简单、安装方便、易维护和成本低等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
如图所示，本发明专利是一种基于多层叠堆式-介电弹性体的海洋能发电机，该发电机由扇叶涡轮(1)、中心轴(2)、圆柱凸轮(3)、底座(4)、滑杆支架(5)、套筒(6)、多层叠堆式-介电弹性体(7)、顶针(8)、滑杆(9)以及防水外壳(10)组成。
海水流动带动扇叶涡轮(1)旋转，从而带动与其连接的中心轴(2)转动，同时圆柱凸轮(3)也进行转动。顶针(8)水平地顶入圆柱槽内，圆柱凸轮(3)的旋转运动作用于顶针(8)，使其进行直线往复运动。同时与顶针(8)一体的滑杆(9)在滑杆支架(5)上进行往复直线运动，进而最终作用于固定在防水外壳(10)的套筒(6)内的多层叠堆式-介电弹性体(7)。滑杆支架(5)固定安装在底座(4)上，底座(4)与防水外壳(10)固定连接。多层叠堆式-介电弹性体(7)受到滑杆(9)对其的挤压和放松来进行发电，最终使得海洋能转变为电能。

Claims (5)

1.一种基于多层叠堆式-介电弹性体的海洋能发电机结构，其特征在于：该发电机由扇叶涡轮、中心轴、圆柱凸轮、底座、滑杆支架、套筒、多层叠堆式-介电弹性体、顶针、滑杆以及防水外壳组成。多层叠堆式-介电弹性体一端固定在防水外壳的套筒内，另一端与滑杆相接。扇叶涡轮俘获海洋能旋转，进而带动圆柱凸轮旋转。圆柱凸轮和顶针配合运动，将旋转运动转变为直线运动，从而使得与顶针一体的滑杆对多层叠堆式-介电弹性体进行周期性地挤压和放松。多层叠堆式-介电弹性体受到的挤压和放松过程可实现其将机械能转化为电能，从而进行发电。
2.根据权利要求1所述基于多层叠堆式-介电弹性体的海洋能发电机结构，其特征在于：滑杆设计为方形，使得顶针顶入圆柱槽内的同时保持与底座的水平，从而保证在发电过程中顶针不会上下浮动。
3.根据权利要求1所述基于多层叠堆式-介电弹性体的海洋能发电机结构，其特征在于：滑杆往复运动，安装在防水外壳一端的多层叠堆式-介电弹性体受压的同时，相应的防水外壳另一端的多层叠堆式-介电弹性体放松，可以使得多个多层叠堆式-介电弹性体同时工作，提高海洋能到电能的转化效率。
4.根据权利要求1所述基于多层叠堆式-介电弹性体的海洋能发电机结构，其特征在于：一个圆柱凸轮带动两个滑杆同时工作，可以保证整体受力平稳的同时，可以使得多个多层叠堆式-介电弹性体同时工作，提高海洋能到电能的转化效率。
5.根据权利要求1所述基于多层叠堆式-介电弹性体的海洋能发电机结构，其特征在于：扇叶涡轮作为海洋能俘获机构，将海洋能转变为可利用的机械能。
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