CN109510510A - 多段弯折梁式压电发电机及波浪发电船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多段弯折梁式压电发电机及波浪发电船，其包括水平相对设置的左、右固定基板，左、右固定基板之间线性阵列式布置有多个压电单元；压电单元包括获能部件和激励部件，获能部件包括左右对称设置、其一端分别与左、右固定基板固定连接的压电耦合梁，压电耦合梁等截面上下迂回弯折设置，每一个压电耦合梁的竖向梁表面均粘贴有压电片；激励部件包括设置在左右相对设置的压电耦合梁之间的激励球，激励球两端通过连接件分别与左、右压电耦合梁固定或铰接连接设置。通过激励球带动左右两侧压电耦合梁的连接端相对其固定端上下振动，使所述压电耦合梁的竖向粱均发生形变，进而带动设置在竖向粱上的压电片同步发生形变而产生电流。

Description

多段弯折梁式压电发电机及波浪发电船

技术领域

本发明涉及一种发电机，具体涉及一种多段弯折梁式压电发电机及波浪发电船。

背景技术

当今社会，能源与环境问题已经成为人们越来越关注的问题，传统能源的使用已经严重威胁到人们的生存环境，因此，新能源的发展与应用应运而生。所谓新能源指的是尚未大规模开发利用的能源，其开发技术主要是在现代高科技基础上开发利用的可再生能源和清洁能源，其中包括开发太阳能、地热能、海洋能等能源。如今太阳能和地热能的运用都较多，但其受自然环境的影响较大，而海洋蕴含着丰富的能量，尚未得到更好的开发利用。海洋无时无刻都有波浪起伏，其中蕴含着丰富的能量且不像太阳能受天气因素的影响,然而现有技术开发波浪能发电成本高，其主要原因是所用的传统发电机能量转换密度不高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种多段弯折梁式压电发电机及波浪发电船，解决现有技术中波浪发电成本高、转换效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种多段弯折梁式压电发电机，其特征在于，包括水平相对设置的左、右固定基板，所述左、右固定基板之间线性阵列式布置有多个压电单元；所述压电单元包括：

获能部件，所述获能部件包括左右对称设置、其一端分别与左、右固定基板固定连接的压电耦合梁，所述压电耦合梁等截面上下迂回弯折设置，每一个所述压电耦合梁的竖向梁表面均粘贴有压电片；

激励部件，所述激励部件包括设置在左右相对设置的压电耦合梁之间的激励球，所述激励球两端通过连接件分别与左、右压电耦合梁固定或铰接连接设置。

优选的，所述压电耦合梁以直角进行等截面上下迂回弯折设置。

优选的，所述压电耦合梁的竖向梁两侧表面均设有压电片。

优选的，所述激励球沿其中心轴贯穿固定设置在一连接杆上，所述连接杆的两端分别与左、右压电耦合梁的连接端固定或铰接连接设置。

优选的，在初始状态下，所述激励球被一纵向设置的伸缩弹簧吊装或支撑在与获能部件相同的水平高度上。

优选的，所述激励球的下方设有纵向设置的支撑弹簧，所述支撑弹簧用于在初始状态下，将所述激励球弹性支撑在与获能部件相同的水平高度上。

优选的，所述激励球的上方设有纵向设置的吊装弹簧，所述吊装弹簧用于在初始状态下，将所述激励球弹性吊装在与获能部件相同的水平高度上。

一种波浪发电船，所述波浪发电船的船体中设有上述多段弯折梁式压电发电机。

优选的，所述波浪发电船上端设有密封盖板，所述密封盖板上设有导线连接孔，所述压电片的连接导线通过导线连接孔与压电耦合梁上的压电片电性连接设置。

本发明所述多段弯折梁式压电发电机及波浪发电船，其通过设置在左右相邻压电耦合梁之间的激励球，使所述激励球在发生上下晃动时，带动左右两侧压电耦合梁的连接端相对其固定端上下振动，使所述压电耦合梁的竖向粱均发生相对外凸或内凹的形变，进而带动设置在竖向粱上的压电片同步发生相对形变而产生电流，所述激励球在波浪的推动以及压电耦合梁的恢复弹力下进行往复运动，持续带动压电片发生形变，产生持续安全可靠的电流，应用上述多段弯折梁式压电发电机的波浪发电船结构简单，成本低廉，适于推广使用。

附图说明

图1是本发明所述多段弯折梁式压电发电机的整体结构示意图；

图2是本发明所述压电单元的结构示意图；

图3是本发明所述带有支撑弹簧的压电单元的结构示意图；

图4是本发明所述波浪发电船的结构示意图。

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，以下结合附图及实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的实施例提供一种多段弯折梁式压电发电机，其包括水平相对设置的左、右固定基板1、2，所述左、右固定基板1、2之间线性阵列式布置有多个压电单元3；所述压电单元3包括：

获能部件，所述获能部件包括左右对称设置、其一端分别与左、右固定基板1、2固定连接的压电耦合梁31，所述压电耦合梁31等截面上下迂回弯折设置，每一个所述压电耦合梁31的竖向梁表面均粘贴有压电片311；

激励部件，所述激励部件包括设置在左右相对设置的压电耦合梁31之间的激励球32，所述激励球32两端通过连接件分别与左、右压电耦合梁31固定或铰接连接设置。

通过设置在左右相邻压电耦合梁31之间的激励球32，使所述激励球32在发生上下晃动时，带动左右两侧压电耦合梁31的连接端相对其固定端上下振动，使所述压电耦合梁31的竖向粱均发生相对外凸或内凹的形变，进而带动设置在竖向粱上的压电片311同步发生相对形变而产生电流，所述激励球32在波浪的推动以及压电耦合梁31的恢复弹力下进行往复运动，持续带动压电片311发生形变，产生持续安全可靠的电流。

实施例1：

为了解决现有技术中波浪发电成本高、转换效率低的技术问题。本发明的实施例1提供一种多段弯折梁式压电发电机，如图1至图4所示，其包括水平相对设置的左、右固定基板1、2，所述左、右固定基板1、2之间线性阵列式布置有多个压电单元3，所述压电单元3包括获能部件和激励部件，所述获能部件包括左右对称设置、其一端分别与左、右固定基板1、2固定连接的压电耦合梁31，所述激励部件包括设置在左右相对设置的压电耦合梁31之间的激励球32。

所述激励球32两端通过连接件分别与左、右压电耦合梁31固定或铰接连接设置，具体的，如图1和图2所示，所述激励球32沿其中心轴贯穿固定设置在一连接杆321上，所述连接杆321的两端分别与左、右压电耦合梁31的连接端固定或铰接连接设置。所述激励球32选择质量较大的球体，例如钢球，由于激励球32的质量较大，因此其惯性较大，冲击力也较大。当多段弯折梁式压电发电机整体发生上下晃动时，所述激励球32在惯性的作用下发生相对左、右固定基板1、2的上下晃动，并通过连接杆321带动两侧压电耦合梁31的连接端相对其固定端上下振动，进而带动左、右压电耦合梁31发生上下往复形变。

所述压电耦合梁31采用具有一定回弹力的材料制成，例如弹簧钢，因此，在所述压电耦合梁31在受力弯折后会自动回弹至初始状态。所述压电耦合梁31等截面上下迂回弯折设置，如图2所述，所述压电耦合梁31通过水平粱和竖向粱交替组合成以直角进行等截面上下迂回弯折设置的回转粱，每一个所述压电耦合梁31的竖向梁表面均粘贴有压电片311，且所述水平粱和竖向粱之间都是采用刚性连接，保证压电耦合梁31连接端的弯矩可以大小不变的传递给每一个竖向粱，进而保证了激励球32在上下振动的过程中，所有压电片311同步发电。

当激励球32带动两侧压电耦合梁31的连接端相对其固定端向上振动时，所述压电耦合梁31的竖向粱均发生相对外凸形变，当激励球32带动两侧压电耦合梁31的连接端相对其固定端向下振动时，所述压电耦合梁31的竖向粱均发生相对内凹形变；由于每一个所述压电耦合梁31的竖向梁表面均粘贴有压电片311，当压电耦合梁31在受力弯折时，所述压电片311亦同步弯折从而产生电流。

具体的，当多段弯折梁式压电发电机发生上下晃动时，所述激励球32在惯性的作用下，激励球32在惯性的作用下发生相对左、右固定基板1、2的上下晃动，并通过连接杆321带动两侧压电耦合梁31的连接端相对其固定端上下振动；当激励球32带动两侧压电耦合梁31的连接端相对其固定端向上振动时，两侧所述压电耦合梁31的竖向粱均发生相对外凸形变，设置在竖向粱上的压电片311同步发生相对外凸形变而产生电流，同时，所述压电耦合梁31的连接端相对固定端产生向下的恢复弹力。当激励球32带动两侧压电耦合梁31的连接端相对其固定端向下振动时，两侧所述压电耦合梁31的竖向粱均发生相对内凹形变，设置在竖向粱上的压电片311同步发生相对内凹形变而产生电流，同时，所述压电耦合梁31的连接端相对固定端产生向下的恢复弹力。依此往复，激励球32在外力作用以及压电耦合梁31的恢复弹力下进行往复运动，持续带动压电片311发生形变，产生持续安全可靠的电流，直至激励球32停止上下振动。

为进一步保证初始状态下的受力平衡和张力平衡，如图3所示，可以纵向设置一伸缩弹簧对激励球32进行吊装或支撑，使激励球32与获能部件相同的水平高度上。因此既可以在所述激励球32的下方纵向设置支撑弹簧4，用于在初始状态下，将所述激励球32弹性支撑在与获能部件相同的水平高度上，使设置在所述激励球32两侧的压电耦合梁31水平设置，也可以在所述激励球32的上方纵向设置吊装弹簧，用于在初始状态下，将所述激励球32弹性吊装在与获能部件相同的水平高度上，使设置在所述激励球32两侧的压电耦合梁31水平设置。

实施例2：

本发明的实施例2提供一种波浪发电船，如图4所示，其包括船体，所述船体中设有多段弯折梁式压电发电机，即所述船体两边的水平相对设置的左、右船板之间线性阵列式布置有多个压电单元3，且进一步保证初始状态下的受力平衡和张力平衡。

当波浪发电船漂浮在水面上，并随波浪上下起伏时，所述激励球32在惯性的作用下，激励球32在惯性的作用下发生相对左、右固定基板1、2的上下晃动，并通过连接杆321带动两侧压电耦合梁31的连接端相对其固定端上下振动；当激励球32带动两侧压电耦合梁31的连接端相对其固定端向上振动时，两侧所述压电耦合梁31的竖向粱均发生相对外凸形变，设置在竖向粱上的压电片311同步发生相对外凸形变而产生电流，同时，所述压电耦合梁31的连接端相对固定端产生向下的恢复弹力。当激励球32带动两侧压电耦合梁31的连接端相对其固定端向下振动时，两侧所述压电耦合梁31的竖向粱均发生相对内凹形变，设置在竖向粱上的压电片311同步发生相对内凹形变而产生电流，同时，所述压电耦合梁31的连接端相对固定端产生向下的恢复弹力。依此往复，激励球32在外力作用以及压电耦合梁31的恢复弹力下进行往复运动，持续带动压电片311发生形变，产生持续安全可靠的电流，直至激励球32停止上下振动。

所述波浪发电船上端设有密封盖板，所述密封盖板上设有导线连接孔，所述压电片311的连接导线通过导线连接孔与压电耦合梁31上的压电片311电性连接设置。

本发明所述多段弯折梁式压电发电机及波浪发电船，其通过设置在左右相邻压电耦合梁31之间的激励球32，使所述激励球32在发生上下晃动时，带动左右两侧压电耦合梁31的连接端相对其固定端上下振动，使所述压电耦合梁31的竖向粱均发生相对外凸或内凹的形变，进而带动设置在竖向粱上的压电片311同步发生相对形变而产生电流，所述激励球32在波浪的推动以及压电耦合梁31的恢复弹力下进行往复运动，持续带动压电片311发生形变，产生持续安全可靠的电流，应用上述多段弯折梁式压电发电机的波浪发电船结构简单，成本低廉，适于推广使用。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种多段弯折梁式压电发电机，其特征在于，包括水平相对设置的左、右固定基板，所述左、右固定基板之间线性阵列式布置有多个压电单元；所述压电单元包括：

获能部件，所述获能部件包括左右对称设置、其一端分别与左、右固定基板固定连接的压电耦合梁，所述压电耦合梁等截面上下迂回弯折设置，每一个所述压电耦合梁的竖向梁表面均粘贴有压电片；

激励部件，所述激励部件包括设置在左右相对设置的压电耦合梁之间的激励球，所述激励球两端通过连接件分别与左、右压电耦合梁固定或铰接连接设置。

2.根据权利要求1所述多段弯折梁式压电发电机，其特征在于，所述压电耦合梁以直角进行等截面上下迂回弯折设置。

3.根据权利要求1所述多段弯折梁式压电发电机，其特征在于，所述压电耦合梁的竖向梁两侧表面均设有压电片。

4.根据权利要求1所述多段弯折梁式压电发电机，其特征在于，所述激励球沿其中心轴贯穿固定设置在一连接杆上，所述连接杆的两端分别与左、右压电耦合梁的连接端固定或铰接连接设置。

5.根据权利要求1所述多段弯折梁式压电发电机，其特征在于，在初始状态下，所述激励球被一纵向设置的伸缩弹簧吊装或支撑在与获能部件相同的水平高度上。

6.根据权利要求5所述多段弯折梁式压电发电机，其特征在于，所述激励球的下方设有纵向设置的支撑弹簧，所述支撑弹簧用于在初始状态下，将所述激励球弹性支撑在与获能部件相同的水平高度上。

7.根据权利要求5所述多段弯折梁式压电发电机，其特征在于，所述激励球的上方设有纵向设置的吊装弹簧，所述吊装弹簧用于在初始状态下，将所述激励球弹性吊装在与获能部件相同的水平高度上。

8.一种波浪发电船，其特征在于，所述波浪发电船的船体中设有权利要求1所述的多段弯折梁式压电发电机。

9.根据权利要求8所述波浪发电船，其特征在于，所述波浪发电船上端设有密封盖板，所述密封盖板上设有导线连接孔，所述压电片的连接导线通过导线连接孔与压电耦合梁上的压电片电性连接设置。