CN107171595A - 一种利用海洋能发电的柔性压电装置 - Google Patents
一种利用海洋能发电的柔性压电装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107171595A CN107171595A CN201710610105.2A CN201710610105A CN107171595A CN 107171595 A CN107171595 A CN 107171595A CN 201710610105 A CN201710610105 A CN 201710610105A CN 107171595 A CN107171595 A CN 107171595A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flexible piezoelectric
- housing
- power generation
- piezoelectric piece
- air bag
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229920005479 Lucite® Polymers 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
- H02N2/185—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators using fluid streams
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
- F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
- F03B13/20—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" wherein both members, i.e. wom and rem are movable relative to the sea bed or shore
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
Abstract
本发明属于海洋波浪能收集技术领域，具体涉及一种利用海洋能发电的柔性压电装置，包括气囊和压电发电装置；压电发电装置包括圆柱形壳体、柔性压电片和负重块，壳体的上表面与气囊之间形成密封空间，壳体的下表面通过绳索与水底处的系泊装置相连，柔性压电片的一端与壳体上表面的内侧连接，另一端连接有负重块，一组柔性压电片包括至少一个柔性压电片，相同组内的柔性压电片沿壳体上表面的径向均匀布置，不同组内的柔性压电片沿壳体上表面的圆心周向均匀设置。该装置结构简单，实用性强，能够高效回收海洋波浪能，满足多数小型电子设备的用电需求，对节约资源和环境保护有着积极的作用。
Description
技术领域
本发明属于海洋波浪能收集技术领域，具体涉及一种利用海洋能发电的柔性压电装置。
背景技术
海洋能是人类开始研究较早的能源之一，人们对海洋能的开发从十八世纪末就已经开始，但与其它能源相比，海洋能环境恶劣，发展相对滞后。由于海洋面积占地球总面积的71％，而且海洋能是清洁的可再生能源，是取之不尽、用之不竭的清洁能源，所以各个国家都不断加大对海洋能的探索投入。随着科学技术的不断发展，许多国家特别是海洋能资源丰富的国家对海洋能开发的大力支持，海洋能的开发已有了突飞猛进的发展，我国从20世纪70年代开始也对海洋能发电进行研究且取得了一定的成绩。
海洋能虽然储量极其丰富，但由于目前收集技术成本昂贵和利用效率低下的制约，波浪能的利用一直得不到广泛的推广利用。如果能够得到合理利用，将极大改善我国的能源结构，缓解我国能源短缺问题，保证能源的可持续利用，同时波浪能是清洁无污染的可再生能源，波浪能的合理利用不仅可以降低经济快速发展受资源短缺的制约程度，也将会极大地改善我们居住的生活环境，提高人们的生活水平。
随着压电技术的发展，压电材料越来越多元化，利用压电材料的正压电效应将机械能转换为电能的转换效率越来越高，进而受到人们的青睐。海洋能作为一种用之不竭且清洁的能源，将压电技术用于海洋能发电方向，设计简单方便的利用海洋能发电的柔性压电装置，可提高海洋能的利用率。
发明内容
本发明提出一种利用海洋能发电的柔性压电装置，该装置结构简单，实用性强，能够高效回收海洋波浪能，满足多数小型电子设备的用电需求，对节约资源和环境保护有着积极的作用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种利用海洋能发电的柔性压电装置，包括气囊和压电发电装置；压电发电装置包括圆柱形壳体、柔性压电片和负重块，壳体的上表面与气囊之间形成密封空间，壳体的下表面通过绳索与水底处的系泊装置相连，柔性压电片的一端与壳体上表面的内侧连接，另一端连接有负重块，一组柔性压电片包括至少一个柔性压电片，相同组内的柔性压电片沿壳体上表面的径向均匀布置，不同组内的柔性压电片沿壳体上表面的圆心周向均匀设置。
进一步地，所述气囊为半球形或者半椭球形，气囊的边缘与壳体上表面的边缘密封连接。
优选地，所述气囊采用轻质有机材料制成。
进一步地，所述柔性压电片为压电薄膜，柔性压电片与壳体上表面的内侧连接固定。
进一步地，所述负重块的材质为纯金属或合金，负重块与柔性压电片紧固连接。
优选地，所述壳体的材质为轻质有机材料。
优选地，所述绳索为锚绳或缆绳，所述系泊装置为单点系泊系统。
本发明的利用海洋能发电的柔性压电装置与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明的装置转化效率高，能够将波浪的涌动直接转化为柔性压电片的机械运动，这种设计可以减少中间的传动环节，进而提高波浪能到电能的转化率；
(2)本发明的装置利用率高，海洋各个方向的波浪涌动能够带动气囊上下浮动，进而引起不同方向的柔性压电片摆动产生电能，而且本发明的装置可以充分采集海洋各个方向的来波，无论是较强的波浪，还是较弱的海水波动，抑或是洋流的冲击，本发明的装置均能够采集到并将其转化为电能；
(3)本发明的装置结构简单，成本低廉，易于安装，能够广泛使用。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为压电发电装置的示意图；
图3为压电发电装置的俯视图；
上述图中：1-气囊；2-压电发电装置；21-壳体；22-柔性压电片；23-负重块；3-绳索；4-系泊装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种利用海洋能发电的柔性压电装置，包括气囊1和压电发电装置2，气囊1为半球形，采用薄壁有机塑料制成，压电发电装置2包括圆柱形壳体21、柔性压电片22和负重块23，气囊1的边缘与壳体21上表面的边缘密封连接，气囊2与壳体21上表面之间形成密闭空间，其内充有气体，为整个装置提供在海面漂浮的浮力。壳体21是采用有机玻璃制成的圆柱形壳体，壳体21的下表面的中心处通过绳索3连接有系泊装置4，绳索3的长度可根据装置工作的具体海域的深度进行设置。其中柔性压电片22为PVDF压电薄膜，柔性压电片22的一端与壳体21上表面的内侧连接固定，另一端与不锈钢负重块23紧固连接。在本实施例中，设置一组柔性压电片22包括3个柔性压电片22，共设置12组，相同组内的柔性压电片22沿壳体21上表面的径向均匀布置，不同组内的柔性压电片22沿壳体21上表面的圆心周向均匀设置。当然每组内柔性压电片22的数量可根据具体需要设置，组数也可以根据具体的需要进行设置，设置的原则是相邻两柔性压电片22在摆动时互相之间不干涉。
本发明根据柔性压电片22摆动产生电能的原理，把柔性压电片22与气囊1联系起来，使得气囊1随波浪摆动带动柔性压电片22的摆动发电，为增大柔性压电片22的摆动幅度，在柔性压电片22下固接负重块23，通过增加绳索3和系泊装置4，增加了发电部件的稳定性，整体结构构成了一种利用海洋能发电的柔性压电装置。
本发明整个装置由绳索3和系泊装置4固定在一定水域，在波浪涌动时，气囊1随波浪运动，带动气囊1下面的圆柱形外壳21及柔性压电片22沿波浪涌动方向运动，由于柔性压电片22下面固接有负重块23的，由于惯性作用，使得柔性压电片22发生摆动，不同组内的柔性压电片22按照圆周阵列排列，可以接受到四面八方的波浪涌动，进而引起不同方向的柔性压电片22摆动，柔性压电片22由于压电效应在上下表面电极上产生电荷，经过调理电路后可实现对电能的储存或者直接为小功率电子设备供电。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种利用海洋能发电的柔性压电装置，其特征在于，包括气囊(1)和压电发电装置(2)；压电发电装置(2)包括圆柱形壳体(21)、柔性压电片(22)和负重块(23)，壳体(21)的上表面与气囊(1)之间形成密封空间，壳体(21)的下表面通过绳索(3)与水底处的系泊装置(4)相连，柔性压电片(22)的一端与壳体(21)上表面的内侧连接，另一端连接有负重块(23)，一组柔性压电片(22)包括至少一个柔性压电片(22)，相同组内的柔性压电片(22)沿壳体(21)上表面的径向均匀设置，不同组内的柔性压电片(22)沿壳体(21)上表面的圆心周向均匀设置。
2.根据权利要求1所述的利用海洋能发电的柔性压电装置，其特征在于：所述气囊(1)为半球形或者半椭球形，气囊(1)的边缘与壳体(21)上表面的边缘密封连接。
3.根据权利要求2所述的利用海洋能发电的柔性压电装置，其特征在于：所述气囊(1)采用轻质有机材料制成。
4.根据权利要求1所述的利用海洋能发电的柔性压电装置，其特征在于：所述柔性压电片(22)为压电薄膜，柔性压电片(22)与壳体(21)上表面的内侧连接固定。
5.根据权利要求1所述的利用海洋能发电的柔性压电装置，其特征在于：所述负重块(23)的材质为纯金属或合金，负重块与柔性压电片(22)紧固连接。
6.根据权利要求1所述的利用海洋能发电的柔性压电装置，其特征在于：所述壳体(21)采用轻质有机材料制成。
7.根据权利要求1所述的利用海洋能发电的柔性压电装置，其特征在于：所述绳索(3)为锚绳或缆绳，所述系泊装置(4)为单点系泊系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710610105.2A CN107171595B (zh) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | 一种利用海洋能发电的柔性压电装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710610105.2A CN107171595B (zh) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | 一种利用海洋能发电的柔性压电装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107171595A true CN107171595A (zh) | 2017-09-15 |
| CN107171595B CN107171595B (zh) | 2023-07-18 |
Family
ID=59818193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710610105.2A Active CN107171595B (zh) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | 一种利用海洋能发电的柔性压电装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107171595B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110022088A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-07-16 | 江苏理工学院 | 基于海水淡化的复合海洋发电系统 |
| CN110500227A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-11-26 | 杭州电子科技大学 | 一种频率可调的海浪能发电装置及其发电方法 |
| CN111472921A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-07-31 | 温州大学 | 基于质量弹簧系统的波浪能压电发电浮标 |
| CN114204848A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-18 | 海南浙江大学研究院 | 基于压电效应的小型深海全方位海流能捕能发电装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130103906A (ko) * | 2012-03-12 | 2013-09-25 | 한국세라믹기술원 | 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치 |
| CN104362899A (zh) * | 2014-11-07 | 2015-02-18 | 河海大学 | 一种基于定频自振的波浪能压电发电装置 |
| CN104879269A (zh) * | 2015-04-27 | 2015-09-02 | 合肥工业大学 | 一种漂浮式压电海洋波浪能发电装置 |
| JP3206065U (ja) * | 2016-05-02 | 2016-09-01 | 墫野 和夫 | 国の全額借金返済擦る事と農業漁業林業中小企業の自給自足社会と共産党時代から続く企業資産の上の農業漁業林業中小企業合弁の世界一銀行を作る為の高出力六角形状圧電素子連結発電回路型コイル無ライトレールモーターシステム装置。 |
-
2017
- 2017-07-25 CN CN201710610105.2A patent/CN107171595B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130103906A (ko) * | 2012-03-12 | 2013-09-25 | 한국세라믹기술원 | 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치 |
| CN104362899A (zh) * | 2014-11-07 | 2015-02-18 | 河海大学 | 一种基于定频自振的波浪能压电发电装置 |
| CN104879269A (zh) * | 2015-04-27 | 2015-09-02 | 合肥工业大学 | 一种漂浮式压电海洋波浪能发电装置 |
| JP3206065U (ja) * | 2016-05-02 | 2016-09-01 | 墫野 和夫 | 国の全額借金返済擦る事と農業漁業林業中小企業の自給自足社会と共産党時代から続く企業資産の上の農業漁業林業中小企業合弁の世界一銀行を作る為の高出力六角形状圧電素子連結発電回路型コイル無ライトレールモーターシステム装置。 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 闫泽霖;弓新洁;张天成;欧阳嘉艺;: "波浪压电发电技术的研究现状及进展", 科技创新导报, no. 15, pages 120 - 122 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110022088A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-07-16 | 江苏理工学院 | 基于海水淡化的复合海洋发电系统 |
| CN110500227A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-11-26 | 杭州电子科技大学 | 一种频率可调的海浪能发电装置及其发电方法 |
| CN110500227B (zh) * | 2019-08-27 | 2020-09-29 | 杭州电子科技大学 | 一种频率可调的海浪能发电装置及其发电方法 |
| CN111472921A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-07-31 | 温州大学 | 基于质量弹簧系统的波浪能压电发电浮标 |
| CN111472921B (zh) * | 2020-03-04 | 2022-01-18 | 温州大学 | 基于质量弹簧系统的波浪能压电发电浮标 |
| CN114204848A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-18 | 海南浙江大学研究院 | 基于压电效应的小型深海全方位海流能捕能发电装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107171595B (zh) | 2023-07-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107222130B (zh) | 一种利用波浪能的新型压电发电装置 | |
| CN107171595A (zh) | 一种利用海洋能发电的柔性压电装置 | |
| CN203135752U (zh) | 一种波浪压电发电装置 | |
| CN107733285A (zh) | 一种用于水下全向位涡激振动发电装置 | |
| CN107842459B (zh) | 振荡水柱与振荡浮子组合式波能转换装置 | |
| CN107196556B (zh) | 一种利用波浪能的曲柄滑块式压电发电装置 | |
| CN102042156A (zh) | 浮标滚珠丝杠组合式海波发电机 | |
| CN108412675A (zh) | 一种基于波浪能的摇荡式发电装置 | |
| CN102635490A (zh) | 一种浮体式潮汐与海浪发电装置 | |
| Chiba et al. | Innovative power generator using dielectric elastomers (creating the foundations of an environmentally sustainable society) | |
| CN103850866A (zh) | 一种双摆板波浪能转换装置设计 | |
| CN103195640A (zh) | 阵列式海浪发电装置 | |
| CN107218170A (zh) | 一种振荡浮子波浪能发电的装置 | |
| CN102787965A (zh) | 一种利用惯性和调向齿轮箱开发波浪能的发电技术 | |
| US20220397090A1 (en) | Generator device using potential energy | |
| CN207010576U (zh) | 一种利用波浪能的新型压电发电装置 | |
| CN207620963U (zh) | 一种基于压电效应的筏式波浪能发电装置 | |
| CN106194562A (zh) | 一种机械筏式波浪能转换装置及其工作方法 | |
| CN207033644U (zh) | 一种基于压电效应的海洋波浪能发电装置 | |
| CN207010574U (zh) | 一种利用海洋能发电的柔性压电装置 | |
| CN205714566U (zh) | 耦合线性直驱浮子式波浪能发电装置 | |
| CN104895733A (zh) | 浮体式波浪能发电装置 | |
| CN111355403A (zh) | 一种水母状的压电摩擦电复合式海洋机械能收集器 | |
| CN205078394U (zh) | 一种近岸机械式波浪能量收集装置 | |
| CN205313678U (zh) | 一种洁净能源氢气的转化与收集装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |