CN111156128A - 一种全向压电电磁复合式波浪能采集装置 - Google Patents
一种全向压电电磁复合式波浪能采集装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111156128A CN111156128A CN202010047356.6A CN202010047356A CN111156128A CN 111156128 A CN111156128 A CN 111156128A CN 202010047356 A CN202010047356 A CN 202010047356A CN 111156128 A CN111156128 A CN 111156128A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- shell
- spherical
- piezoelectric
- hinged support
- wave energy
- 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
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 6
- ICTWBZWATZZWDC-UHFFFAOYSA-N [B].[Rb] Chemical compound [B].[Rb] ICTWBZWATZZWDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000010361 irregular oscillation Effects 0.000 description 1
Images
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
- 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"
- F03B13/18—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" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/32—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from a charging set comprising a non-electric prime mover rotating at constant speed
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
- H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2220/00—Application
- F05B2220/70—Application in combination with
- F05B2220/709—Piezoelectric means
-
- 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)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
本发明提供了一种全向压电电磁复合式波浪能采集装置，属于能量收集装置设计制造领域。球形外壳分为上壳体和下壳体，上壳体、下壳体的开口处均设有相互配合的螺纹；上壳体内部顶面为平面，设有四个螺纹孔，左球铰座、右球铰座的上部均为平板且设有一对螺孔结构，下部均带有半球形的空腔，摆锤摆杆的上部为球形体，下部为圆饼状结构，该圆饼状结构下表面镶嵌有圆形永磁铁；上部的球形体通过左球铰座、右球铰座下部的半球形的空腔两者合体间隙配合固定于上壳体内部顶面；下壳体内部高度的三分之一处为实球体构成的平面，呈环状设有正六边形分布的凹槽，双晶压电片的下部嵌立于所述凹槽内，下壳体的内部的平面上镶嵌有铜线圈。
Description
技术领域
本发明属于能量收集装置设计制造领域。
背景技术
随着能源消耗的逐渐增加，能源紧缺问题成为大家关注的热点。为了解决能源问题，能量采集技术得到了广泛的研究，希望通过将环境中存在的能量采集起来，为各种电子设备供电。由于地球70％的表面被海洋覆盖，蓝色能源在为无线传感器供电方面有着广阔的前景。波浪能是蓝色能量的主要来源之一，它代表着水波、潮汐和海洋所提供的能量。波浪的特征是随机和不规则的振动，其超低频小于10hz，甚至1hz。将波浪能转化为电能的主要方法可分为三种：电磁式、压电式以及机械式。基于压电和电磁复合机制将波浪能转换为电能，称为压电电磁复合式波浪能采集。近年来的研究表明，与单独的压电或电磁振动能量采集相比，混合采集技术在采集功率、提取效率、工作频带和负载范围等方面具有明显的优势。
据检索，目前已有相关波浪能采集装置出现，例如中国专利申请号为201911017952.3公开的“一种复摆升频式波浪能收集装置”，该专利通过复摆机构以及齿轮的旋转带动发电机发电，同时通过磁极间的相互作用带动压电片发电，该装置经过多种形式的运动传动，发电效率不高，同时也增加了系统的复杂程度。
又如中国专利申请号为201910767444.0公开的“一种全封闭偏心摆式波浪能发电系统及其海况自适应发电方法”，该专利利用液压装置实现了装置的自适应调节，以适应不用的波况条件，但该装置结构复杂，不适用与水面较为平静的情况，限制了装置的应用。
鉴于上述情况，有必要发明一种结构简单，发电效率高且适用范围广的压电电磁复合式波浪能采集装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单高效的压电电磁复合式波浪能采集装置，它能有效地平稳高效的输出电能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种全向压电电磁复合式波浪能采集装置，包括球形外壳、电磁式能量采集机构和压电式能量采集机构，球形外壳分为上壳体和下壳体，上壳体、下壳体的开口处均设有相互配合的螺纹；上壳体内部顶面为平面，设有四个螺纹孔，左球铰座、右球铰座的上部均为平板且设有一对螺孔结构，下部均带有半球形的空腔，摆锤摆杆的上部为球形体，下部为圆饼状结构，该圆饼状结构下表面镶嵌有圆形永磁铁；上部的球形体通过左球铰座、右球铰座下部的半球形的空腔两者合体间隙配合固定于上壳体内部顶面；下壳体内部高度的三分之一处为实球体构成的平面，呈环状设有正六边形分布的凹槽，双晶压电片的下部嵌立于所述凹槽内，下壳体的内部的平面上镶嵌有铜线圈。
所述左球铰座、右球铰座通过螺钉与上壳体内部顶面固定。
所述上壳体的开口处设有内螺纹，下壳体的开口处设有外螺纹。
所述双晶压电片为矩形形状，共有十二块。
所述双晶压电片为压电陶瓷材料。
所述圆形永磁铁为铷硼磁铁材料
本发明的工作过程和工作原理是：
将本装置至于海面上，在外界没有振动时，摆锤受重力作用垂直于海平面，装置不会产生电能，当装置随波浪的起伏时，摆锤随波浪往复摆动，磁铁相对于下方铜线圈运动，根据法拉第电磁感应定律，线圈中磁通量发生变化从而产生电信号。
同时，在摆锤往复摆动过程中会拍打压电片，压电片上的压电陶瓷受力，发生机械形变，使得压电片两个相对表面上出现相反的电荷从而形成电位差，实现将机械能转化为电能。
电磁和压电部分得到的电能通过整流稳压电路转换为直流电并储存在蓄电池中，可以为各种传感器供电，实现装置的自供电。
本发明的有益效果是：
1.本发明的复合式能量采集技术在采集功率、提取效率、工作频带和负载范围等方面相比较单一能量采集技术具有明显的优势
2.摆锤连接处采用球铰连接，实现了摆锤的全向摆动，以适应波浪方向的随机性。
3.本发明结构小巧简单，易于加工制作，适用范围广。
附图说明
图1是本发明外观示意图。
图2是上壳体结构示意图。
图3是下壳体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种全向压电电磁复合式波浪能采集装置，球形外壳分为上壳体1和下壳体2，上壳体1、下壳体2的开口处均设有相互配合的螺纹；上壳体1内部顶面为平面，设有四个螺纹孔，左球铰座3、右球铰座5的上部均为平板且设有一对螺孔结构，下部均带有半球形的空腔，摆锤6摆杆的上部为球形体，下部为圆饼状结构，该圆饼状结构下表面镶嵌有圆形永磁铁7；上部的球形体通过左球铰座3、右球铰座5下部的半球形的空腔两者合体间隙配合固定于上壳体1内部顶面；下壳体2内部高度的三分之一处为实球体构成的平面，呈环状设有正六边形分布的凹槽，双晶压电片9的下部嵌立于所述凹槽内，下壳体2的内部的平面上镶嵌有铜线圈8。
所述左球铰座3、右球铰座5通过螺钉4与上壳体1内部顶面固定。
所述上壳体1的开口处设有内螺纹，下壳体2的开口处设有外螺纹。
所述双晶压电片9为矩形形状，共有十二块。
所述双晶压电片9为压电陶瓷材料。
所述圆形永磁铁7为铷硼磁铁材料
本发明的工作过程和工作原理是：
将本装置至于海面上，在外界没有振动时，摆杆顶部离水面最远，摆锤6受重力作用垂直于海平面，装置不会产生电能，当装置随波浪的起伏时，摆锤6随波浪往复摆动，磁铁7相对于下方铜线圈8运动，根据法拉第电磁感应定律，线圈中磁通量发生变化从而产生电信号。
同时，在摆锤6往复摆动过程中会拍打压电片9，压电片9上的压电陶瓷受力，发生机械形变，使得压电片9两个相对表面上出现相反的电荷从而形成电位差，实现将机械能转化为电能。
电磁和压电部分得到的电能通过整流稳压电路转换为直流电并储存在蓄电池中，可以为各种传感器供电，实现装置的自供电。
Claims (6)
1.一种全向压电电磁复合式波浪能采集装置，包括球形外壳、电磁式能量采集机构和压电式能量采集机构，其特征在于：球形外壳分为上壳体(1)和下壳体(2)，上壳体(1)、下壳体(2)的开口处均设有相互配合的螺纹；上壳体(1)内部顶面为平面，设有四个螺纹孔；左球铰座(3)、右球铰座(5)的上部均为平板且设有一对螺孔结构，下部均带有半球形的空腔；摆锤(6)摆杆的上部为球形体，下部为圆饼状结构，该圆饼状结构下表面镶嵌有圆形永磁铁(7)；上部的球形体通过左球铰座(3)、右球铰座(5)下部的半球形的空腔两者合体间隙配合固定于上壳体(1)内部顶面；下壳体(2)内部高度的三分之一处为实球体构成的平面，呈环状设有正六边形分布的凹槽，双晶压电片(9)的下部嵌立于所述凹槽内，下壳体(2)的内部的平面上镶嵌有铜线圈(8)。
2.根据权利要求1所述的一种全向压电电磁复合式波浪能采集装置，其特征在于：所述左球铰座(3)、右球铰座(5)通过螺钉(4)与上壳体(1)内部顶面固定。
3.根据权利要求1所述的一种全向压电电磁复合式波浪能采集装置，其特征在于：所述上壳体(1)的开口处设有内螺纹，下壳体(2)的开口处设有外螺纹。
4.根据权利要求1所述的一种全向压电电磁复合式波浪能采集装置，其特征在于：所述双晶压电片(9)为矩形形状，共有十二块。
5.根据权利要求1所述的一种全向压电电磁复合式波浪能采集装置，其特征在于：所述双晶压电片(9)为压电陶瓷材料。
6.根据权利要求1所述的一种全向压电电磁复合式波浪能采集装置，其特征在于：所述圆形永磁铁(7)为铷硼磁铁材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010047356.6A CN111156128A (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 一种全向压电电磁复合式波浪能采集装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010047356.6A CN111156128A (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 一种全向压电电磁复合式波浪能采集装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111156128A true CN111156128A (zh) | 2020-05-15 |
Family
ID=70563500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010047356.6A Pending CN111156128A (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 一种全向压电电磁复合式波浪能采集装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111156128A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112407170A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-02-26 | 浙江海洋大学 | 一种自带发电功能的无线传感海洋监测平台 |
| CN113217260A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-08-06 | 浙大宁波理工学院 | 一种波浪能发电装置 |
| CN113364344A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-09-07 | 上海大学 | 一种基于饮水鸟的常温热机发电装置 |
| CN114268191A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-04-01 | 浙江大学 | 一种双轴多稳态波浪振动能量收集装置 |
| CN114526206A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-05-24 | 西南交通大学 | 一种基于地震能量的摆动式发电装置及其发电方法 |
| WO2022267262A1 (zh) * | 2021-06-22 | 2022-12-29 | 苏州大学 | 一种垂摆升频式波浪能收集装置及搭载设备 |
-
2020
- 2020-01-16 CN CN202010047356.6A patent/CN111156128A/zh active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112407170A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-02-26 | 浙江海洋大学 | 一种自带发电功能的无线传感海洋监测平台 |
| CN113364344A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-09-07 | 上海大学 | 一种基于饮水鸟的常温热机发电装置 |
| CN113364344B (zh) * | 2021-06-10 | 2022-03-04 | 上海大学 | 一种基于饮水鸟的常温热机发电装置 |
| CN113217260A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-08-06 | 浙大宁波理工学院 | 一种波浪能发电装置 |
| CN113217260B (zh) * | 2021-06-18 | 2023-02-21 | 浙大宁波理工学院 | 一种波浪能发电装置 |
| WO2022267262A1 (zh) * | 2021-06-22 | 2022-12-29 | 苏州大学 | 一种垂摆升频式波浪能收集装置及搭载设备 |
| CN114268191A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-04-01 | 浙江大学 | 一种双轴多稳态波浪振动能量收集装置 |
| CN114268191B (zh) * | 2021-12-15 | 2023-02-28 | 浙江大学 | 一种双轴多稳态波浪振动能量收集装置 |
| CN114526206A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-05-24 | 西南交通大学 | 一种基于地震能量的摆动式发电装置及其发电方法 |
| CN114526206B (zh) * | 2022-04-22 | 2022-08-09 | 西南交通大学 | 一种基于地震能量的摆动式发电装置及其发电方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111156128A (zh) | 一种全向压电电磁复合式波浪能采集装置 | |
| WO2021077854A1 (zh) | 一种复摆升频式波浪能收集装置 | |
| WO2016173151A1 (zh) | 一种用于振动能量回收的压电振荡器结构 | |
| CN108832842B (zh) | 一种用于收集水平方向超低频振动能的升频式压电发电器 | |
| CN102594203A (zh) | 纵振横摆式低频大振幅压电悬臂梁发电装置 | |
| CN104362899A (zh) | 一种基于定频自振的波浪能压电发电装置 | |
| CN114400922B (zh) | 一种固-固/固-液接触复合型摩擦纳米发电机 | |
| CN112737407A (zh) | 用于捕获波浪能的压电发电系统 | |
| CN112366980A (zh) | 一种不倒翁结构多方向低频振动能量收集器 | |
| CN111525837A (zh) | 一种单梁阵列式压电-电磁复合式振动能量收集装置 | |
| CN110289786A (zh) | 多模复合式上变频振动式环境能量采集器 | |
| CN211082122U (zh) | 一种复摆升频式波浪能收集装置 | |
| CN205249083U (zh) | 低频振动电磁能量收集器 | |
| CN211777790U (zh) | 一种全向压电电磁复合式波浪能采集机构 | |
| Halim et al. | A review on techniques and challenges of energy harvesting from ambient sources | |
| CN109120182A (zh) | 一种基于振荡水柱式压电悬臂梁发电装置 | |
| CN113037134A (zh) | 一种可穿戴式多源环境能量俘获装置 | |
| CN112737411A (zh) | 一种压电发电装置 | |
| CN113217260B (zh) | 一种波浪能发电装置 | |
| CN114268191B (zh) | 一种双轴多稳态波浪振动能量收集装置 | |
| CN111997823B (zh) | 一种低频且频率可调的浮子式波浪发电装置 | |
| CN201068842Y (zh) | 微振动发电器 | |
| CN112104263A (zh) | 一种振动能量收集发电装置 | |
| CN213125872U (zh) | 一种振动能量收集发电装置 | |
| CN101769223A (zh) | 海浪发电方法及装置 |
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 |