CN107288809A - 基于压电材料的波浪能发电装置 - Google Patents

基于压电材料的波浪能发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107288809A
CN107288809A CN201710685420.1A CN201710685420A CN107288809A CN 107288809 A CN107288809 A CN 107288809A CN 201710685420 A CN201710685420 A CN 201710685420A CN 107288809 A CN107288809 A CN 107288809A
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy
spud leg
piezoelectric
storage device
containment vessel
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.)
Pending
Application number
CN201710685420.1A
Other languages
English (en)
Inventor
梁勇
王乐
江旺健
方舟
丁俞凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiaxing nanyang vocational technical college
Original Assignee
Jiaxing nanyang vocational technical college
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiaxing nanyang vocational technical college filed Critical Jiaxing nanyang vocational technical college
Priority to CN201710685420.1A priority Critical patent/CN107288809A/zh
Publication of CN107288809A publication Critical patent/CN107288809A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • 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
    • H02N2/186—Vibration harvesters
    • 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
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

本发明公开了基于压电材料的波浪能发电装置，包括可浮在水面的发电单元，发电单元的两端具有保护壳，保护壳内设置电能输出接头，保护壳上具有通孔，电缆穿过所述通孔连接输出接头且该电缆与所述的保护壳水密封配合，电缆的另一端连接储能装置，所述发电单元包括外压电材料层、内压电材料层以及能量传输带，能量传输带两端分别连接两个输出接头。通过其表面的褶皱设计增加压电材料的接触面积提高波浪能的利用效率，整体设计简单易于制作与日后维修更换。通过在储能装置上设置保护接入端的防护罩，从而保护电缆接头，提高使用寿命，通过将桩腿分段设计，使得桩腿具有更强的牢固性和更长的使用寿命。

Description

基于压电材料的波浪能发电装置
技术领域
本发明涉及波浪能发电，具体涉及基于压电材料的波浪能发电装置。
背景技术
海洋被认为是地球上最后的资源宝库，也被称作为能量之海。21 世纪，海洋在为人类提供生存空间、食品、矿物、能源及水资源等方面将发挥重要作用。海洋能作为一种清洁、可再生的能源，对环境的影响甚微，海洋能利用不占用土地资源，全球的海洋可再生能源丰富，有非常可观的开収前景。
波浪能资源是未来能源的重要补充，特别是在解决海岛的能源供应上意义重大。目前的波浪能发电装置的获能效率较低，本项目中的波浪能发电装置能适用于各种海浪面上，成本也相对较低，发展前景非常可观。
中国专利文献（公开日：2016年06月22日，专利号CN201610265145.3 ）公开了一种波浪能发电装置，本发明提供了一种非线性直驱浮子式波浪能发电装置，此装置由底座、浮子、感应线圈、弹簧、储电设备、第一磁铁和第二磁铁组成。浮子内部包有第一磁铁，感应线圈套在第一磁铁上与储电设备相连接，第二磁铁分布在第一磁铁的四周并与弹簧相连接，弹簧则与底座固定住。将该发电装置置于海中，波浪带动浮子上下移动，进而带动第一磁铁上下移动。使感应线圈切割第一磁铁产生的磁场线，实现了利用波浪能发电的功能。位于第一磁铁四周的第二磁铁和第一磁铁产生的磁力与能量输出系统中弹簧产生的弹力相互作用，使系统出现负刚度，提高振动能量，使能量输出系统势能阱呈现双井特性提高能量捕获效率，特别是低频时的能量效率捕获。
上述技术方案缺点在于：整个装置在质量与浮力方面没有严格考虑，并且在风浪较大的海域无法保证装置的平衡。在发电量方面磁感线切割产生的电流是取决于线圈的匝数、磁场强度和切割速度E=BLV前二者是保持不变的，但在切割速度这块完全取决于波浪大小，这导致整个装置发电量低下，无法提供稳定连续的电能，并且整个装置不方便组装和日后的维护。
发明内容
本发明在上述技术的基础上，设计了基于压电材料的波浪能发电装置，通过其表面的褶皱设计增加压电材料的接触面积提高波浪能的利用效率，整体设计简单易于制作与日后维修更换。通过在储能装置上设置保护接入端的防护罩，从而保护电缆接头，提高使用寿命，通过将桩腿分段设计，使得桩腿具有更强的牢固性和更长的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：基于压电材料的波浪能发电装置，包括可浮在水面的发电单元，发电单元的两端具有保护壳，保护壳内设置电能输出接头，保护壳上具有通孔，电缆穿过所述通孔连接输出接头且该电缆与所述的保护壳水密封配合，电缆的另一端连接储能装置，
所述发电单元呈管状，包括外压电材料层、内压电材料层以及设置在所述内、外压电材料层之间的电极层，电极层和内侧压电材料层之间设置能量传输带，能量传输带两端分别连接两个输出接头。
作为上述方案的优选，储能装置固定在设置于水体底的桩腿上，且该桩腿的上端露出水体，储能装置上具有电能接入端，电能接入端位于设置在储能装置上的防护罩内，
桩腿包括管状结构的上段桩腿、下段桩腿以及将上段桩腿和下段桩腿固定连接形成桩腿的中间法兰盘，中间法兰盘上具有若干个通孔，通孔的两端分别连通上段桩腿和下段桩腿，储能装置固定在上段桩腿上端。
作为上述方案的优选，储能装置包括壳体以及位于壳体内的若干个蓄电池。
作为上述方案的优选，外压电材料层和内压电材料层均由16层压电材料叠加制成。
作为上述方案的优选，电极层由8层电极材料叠加制成。
本发明的有益效果是：通过其表面的褶皱设计增加压电材料的接触面积提高波浪能的利用效率，整体设计简单易于制作与日后维修更换。通过在储能装置上设置保护接入端的防护罩，从而保护电缆接头，提高使用寿命，通过将桩腿分段设计，使得桩腿具有更强的牢固性和更长的使用寿命。
附图说明
图1是外压电材料层、内压电材料层、电极层的配合示意图；
图2是发电单元的结构示意图；
图3是桩腿的结构示意图；
图4中间法兰盘的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。
如图1-4所示，基于压电材料的波浪能发电装置，包括可浮在水面的发电单元，发电单元的两端具有保护壳，保护壳内设置电能输出接头，保护壳5上具有通孔，电缆8穿过所述通孔连接输出接头且该电缆与所述的保护壳水密封配合，电缆的另一端连接储能装置，
所述发电单元呈两端变小的管状或茧状，具体包括外压电材料层1、内压电材料层2以及设置在所述内、外压电材料层之间的电极层3，电极层和内侧压电材料层之间设置能量传输带4，能量传输带两端分别连接两个输出接头7。
其中，外压电材料层、内压电材料层、电极层均呈褶皱状，且外压电材料层外表面涂防腐材料层。
其中，能量传输带经设置在其两端的能量稳定装置6后连接至输出接头，能量传输带有多根，每根匹配两个能量稳定装置6。
储能装置固定在设置于水体底的桩腿上，且该桩腿的上端露出水体，储能装置上具有电能接入端，电能接入端位于设置在储能装置上的防护罩内，
桩腿包括管状结构的上段桩腿9、下段桩腿11以及将上段桩腿和下段桩腿固定连接形成桩腿的中间法兰盘10，中间法兰盘上具有若干个通孔12，通孔的两端分别连通上段桩腿和下段桩腿，储能装置固定在上段桩腿上端。
储能装置包括壳体以及位于壳体内的若干个蓄电池。
外压电材料层和内压电材料层均由16层压电材料叠加制成。
电极层由8层电极材料叠加制成。
此外，发电单元可以有多个，相邻两个之间通过万向节连接即可。
对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.基于压电材料的波浪能发电装置，其特征在于，包括可浮在水面的发电单元，发电单元的两端具有保护壳，保护壳内设置电能输出接头，保护壳上具有通孔，电缆穿过所述通孔连接输出接头且该电缆与所述的保护壳水密封配合，电缆的另一端连接储能装置，
所述发电单元呈管状，包括外压电材料层、内压电材料层以及设置在所述内、外压电材料层之间的电极层，电极层和内侧压电材料层之间设置能量传输带，能量传输带两端分别连接两个输出接头。
2.如权利要求1所述的基于压电材料的波浪能发电装置，其特征在于，储能装置固定在设置于水体底的桩腿上，且该桩腿的上端露出水体，储能装置上具有电能接入端，电能接入端位于设置在储能装置上的防护罩内，
桩腿包括管状结构的上段桩腿、下段桩腿以及将上段桩腿和下段桩腿固定连接形成桩腿的中间法兰盘，中间法兰盘上具有若干个通孔，通孔的两端分别连通上段桩腿和下段桩腿，储能装置固定在上段桩腿上端。
3.如权利要求1所述的基于压电材料的波浪能发电装置，其特征在于，储能装置包括壳体以及位于壳体内的若干个蓄电池。
4.如权利要求1所述的基于压电材料的波浪能发电装置，其特征在于，外压电材料层和内压电材料层均由16层压电材料叠加制成。
5.如权利要求1所述的基于压电材料的波浪能发电装置，其特征在于，电极层由8层电极材料叠加制成。
CN201710685420.1A 2017-08-11 2017-08-11 基于压电材料的波浪能发电装置 Pending CN107288809A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710685420.1A CN107288809A (zh) 2017-08-11 2017-08-11 基于压电材料的波浪能发电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710685420.1A CN107288809A (zh) 2017-08-11 2017-08-11 基于压电材料的波浪能发电装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107288809A true CN107288809A (zh) 2017-10-24

Family

ID=60105694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710685420.1A Pending CN107288809A (zh) 2017-08-11 2017-08-11 基于压电材料的波浪能发电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107288809A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109495013A (zh) * 2018-11-15 2019-03-19 长沙理工大学 压电柔性板波浪能发电装置
CN111140422A (zh) * 2019-12-30 2020-05-12 浙江大学 一种基于压电效应的波浪能发电装置
CN114715365A (zh) * 2022-05-03 2022-07-08 西南石油大学 一种水下悬挂蝴蝶式内波监测与发电一体化装置及方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100861566B1 (ko) * 2007-05-11 2008-10-07 김병준 파력발전구 및 그 시스템
CN101487900A (zh) * 2007-12-10 2009-07-22 格库技术有限公司 用于海洋地震勘测操作的海洋中发电
DE102008016839A1 (de) * 2008-04-01 2009-10-15 Gernot Kloss Leistungsoptimierter, geschlossener Wellenenergie-Konverter
CN103397622A (zh) * 2013-07-29 2013-11-20 宏华海洋油气装备（江苏）有限公司 一种自升式平台桩腿及其安装方法
TW201425721A (zh) * 2012-12-19 2014-07-01 Univ Nat Pingtung Sci & Tech 波浪發電機
CN103982365A (zh) * 2014-04-30 2014-08-13 南昌航空大学 基于压电效应的小型波浪能发电装置
WO2015049069A1 (de) * 2013-10-02 2015-04-09 Voith Patent Gmbh Unterwasserkraftwerk
CN104653391A (zh) * 2015-01-16 2015-05-27 河海大学 一种自发电保护高桩码头桩基内钢筋的装置及实施方法
CN104882537A (zh) * 2015-04-05 2015-09-02 南京邮电大学 一种波纹状压电发电器件
CN206135379U (zh) * 2016-09-29 2017-04-26 上海中菱电子有限公司 一种用于电缆接头的保护结构
CN206260930U (zh) * 2016-07-28 2017-06-20 珠海安润普科技有限公司 一种自发电智能鞋
CN207178095U (zh) * 2017-08-11 2018-04-03 嘉兴南洋职业技术学院 基于压电材料的波浪能发电装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100861566B1 (ko) * 2007-05-11 2008-10-07 김병준 파력발전구 및 그 시스템
CN101487900A (zh) * 2007-12-10 2009-07-22 格库技术有限公司 用于海洋地震勘测操作的海洋中发电
DE102008016839A1 (de) * 2008-04-01 2009-10-15 Gernot Kloss Leistungsoptimierter, geschlossener Wellenenergie-Konverter
TW201425721A (zh) * 2012-12-19 2014-07-01 Univ Nat Pingtung Sci & Tech 波浪發電機
CN103397622A (zh) * 2013-07-29 2013-11-20 宏华海洋油气装备（江苏）有限公司 一种自升式平台桩腿及其安装方法
WO2015049069A1 (de) * 2013-10-02 2015-04-09 Voith Patent Gmbh Unterwasserkraftwerk
CN103982365A (zh) * 2014-04-30 2014-08-13 南昌航空大学 基于压电效应的小型波浪能发电装置
CN104653391A (zh) * 2015-01-16 2015-05-27 河海大学 一种自发电保护高桩码头桩基内钢筋的装置及实施方法
CN104882537A (zh) * 2015-04-05 2015-09-02 南京邮电大学 一种波纹状压电发电器件
CN206260930U (zh) * 2016-07-28 2017-06-20 珠海安润普科技有限公司 一种自发电智能鞋
CN206135379U (zh) * 2016-09-29 2017-04-26 上海中菱电子有限公司 一种用于电缆接头的保护结构
CN207178095U (zh) * 2017-08-11 2018-04-03 嘉兴南洋职业技术学院 基于压电材料的波浪能发电装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109495013A (zh) * 2018-11-15 2019-03-19 长沙理工大学 压电柔性板波浪能发电装置
CN111140422A (zh) * 2019-12-30 2020-05-12 浙江大学 一种基于压电效应的波浪能发电装置
CN114715365A (zh) * 2022-05-03 2022-07-08 西南石油大学 一种水下悬挂蝴蝶式内波监测与发电一体化装置及方法
CN114715365B (zh) * 2022-05-03 2023-03-07 西南石油大学 一种水下悬挂蝴蝶式内波监测与发电一体化装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN207178095U (zh) 基于压电材料的波浪能发电装置
CN107288809A (zh) 基于压电材料的波浪能发电装置
AU2007250539B2 (en) A wave energy generator
CN102635490B (zh) 一种浮体式潮汐与海浪发电装置
US20100127500A1 (en) Method and apparatus for energy harvesting from ocean waves
CN102352811A (zh) 嵌套浮摆式波浪发电装置
CN104779765A (zh) 多级同轴串并联海洋波动发电装置
CN104410243A (zh) 一种浮筒型海浪发电装置
CN110344992A (zh) 用于海洋资料浮标的波浪发电装置及互补组合供电装置
CN102808719A (zh) 浮子异动式波浪发电装置
CN104410244A (zh) 一种径向充磁的永磁海洋波动发电装置
CN105697223A (zh) 非线性直驱浮子式波浪能发电装置
Prasad et al. A critical review of power take-off wave energy technology leading to the conceptual design of a novel wave-plus-photon energy harvester for island/coastal communities’ energy needs
KR101048881B1 (ko) 파력 발전 장치
KR101718249B1 (ko) 파력 발전 장치
CN105240201A (zh) 一种人工湖水浪发电设备
KR101999063B1 (ko) 부유식 발전장치
KR100985137B1 (ko) 파력 발전 장치 및 이를 이용한 발전 시스템
CN201038976Y (zh) 永磁直线海浪发电机
JP5667149B2 (ja) 波発電装置
CN204538937U (zh) 多级同轴串并联海洋波动发电装置
CN202250576U (zh) 嵌套浮摆式波浪发电装置
KR102039312B1 (ko) 하이브리드 발전장치
JP2012237278A (ja) 海上浮体にスライド式リニアー発電機器を積載し、波やうねり等の海面の上下運動等の海洋エネルギ−を発電作用に活用する方法。
CN217950575U (zh) 潜标供电的潮流能发电装置

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