CN203135752U - 一种波浪压电发电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种波浪压电发电装置，其包括：浮体，固定在所述浮体内的支撑板，滑动支撑于所述支撑板上的拉杆，固定在所述拉杆上的受力板，设置于所述受力板与支撑板之间的复位弹簧，连接在所述受力板上的施力块，固定在所述支撑板上的与施力块对应的压电材料；定位锚，锚索，所述锚索一端连接于定位锚、另一端穿过浮体而连接于所述拉杆。本装置使用的是非发电机发电的装置，体积大大减小，大大减轻了发电装置的重量，具有结构简单，能量利用率高，操作方便等特点，面向微功耗电子设备，可采用分布式高密度投放于海洋和滩涂，应用于各种不同类型的电力供应系统。

Description

一种波浪压电发电装置
技术领域
本实用新型涉及的一种波浪压电发电装置属于波浪发电技术领域，能够有效的将波浪能转化成电能。
背景技术
能源问题是每个国家都十分关注的问题，海洋资源丰富，如何有效利用可再生的海洋资源，显得十分重要。我国是海洋大国，沿海地区有着辽阔的海域和众多的海岛可以利用，波浪能资源非常丰富。其中，波浪能的利用也有很长的历史，最早可以追溯到18世纪，1799年法国人取得世界上第一个波浪发电专利。1910年法国人试制了世界上第一个波浪发电装置，1kW垂直固定式的空气透平波浪发电机。20世纪70年代初英国在新能源计划中把海洋波浪能列为首位，1975年能源部成立波能开发委员会，到1980年累积投入上千万英镑，由实验室对20多种波浪能转换装置进行研究，筛选出几种大规模波浪发电方案，例如索尔特点头鸭式、科克里尔筏式、海蚌式、整流器式、振荡水柱式等。
至今为止全世界已研制成功几百种不同波浪发电装置，主要可归纳为四类：一是浮力式，利用海面浮体受波浪上下颠簸引起的运动，通过机械传动带动发电机发电；二是液压方式，即利用波浪发电装置的上下摆动或转动，带动液压马达，产生高压水流，推动涡轮发电机；三是波浪整流方式，该装置由高、低水位区及不可逆阀门组成，当该装置处于浪峰时，海水由阀门进入高水位区：当它处于波谷时，高水位区的水流向低水位区，再流回海里，这种装置就是利用两水位之间的水流推动水型水轮发电机工作；四是空气气轮机方式，利用波浪的上下运动，产生空气流，以推动空气气轮机发电。
随着人们对压电电源的认识，压电发电技术近年来得到了快速的发展，压电电源是一种新型的绿色能源，压电发电是利用压电材料的正压电效应将机械能转换为电能，为一些机电系统提供电源。正因为正压电效应是晶体由于机械应力的作用而使其介质化，从而使材料表面产生剩余电荷，海浪能以海洋表面波浪蕴含的动能和势能形式存在，波浪形成时水质点作震荡和位移运动产生向上间歇浮力。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题正是提供一种能够将压电效应应用于波浪发电的装置。
本实用新型所采用的技术手段是：一种波浪压电发电装置，包括：浮体，固定于所述浮体内的支撑板，滑动支撑于所述支撑板上的拉杆，固定在所述拉杆上的受力板，设置于所述受力板与支撑板之间的复位弹簧，连接在所述受力板上的施力块，固定在所述支撑板上的与施力块对应的压电材料；定位锚，锚索，所述锚索一端连接于定位锚、另一端穿过浮体而连接于所述拉杆。
优选的，所述浮体为球形或者椭球形。
优选的，所述浮体由上外壳与下外壳组合形成；所述支撑板包括固定在上外壳内的上支撑板与固定在下外壳内的下支撑板，所述拉杆滑动支撑在所述上支撑板与下支撑板上；所述受力板位于所述上支撑板与下支撑板之间；所述复位弹簧包括位于上支撑板与受力板之间的上复位弹簧，以及位于受力板与下支撑板之间的下复位弹簧。
优选的，所述受力板上固定有支架，所述支架上转动连接有杠杆，所述杠杆的一端与受力板活动连接、另一端安装有所述施力块。
优选的，所述支架、杠杆、施力块以及压电材料为围绕拉杆均匀分布的多个；所述上支撑板底部与下支撑板顶部分别固定有压电材料。
优选的，该发电装置还包括整流储能电路。
本压电发电装置使用的是非发电机发电的装置，体积大大减小，大大减轻了发电装置的重量，具有结构简单，能量利用率高，操作方便等特点。没有复杂的机械传动机构，降低自身能量损耗，提高整体能量转换效率，面向微功耗电子设备，可采用分布式高密度投放于海洋和滩涂，可应用于不同类型的电力供应系统，如航标灯电源、船舶电力供应、海洋沿岸养殖业、偏远岛屿供电等。
附图说明
通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。
图1为一种波浪压电发电装置的整体结构示意图；
图2为发电装置的主体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
参见图1、图2所示的一种波浪压电发电装置，从整体上而言，它由上外壳101以及下外壳102组合形成的中空的浮体100，固定在所述上外壳101内的上支撑板201，固定在所述下外壳102内的下支撑板202，滑动支撑于所述上支撑板201与下支撑板202之间的拉杆13，固定在拉杆13上的受力板11，连接在受力板11上的施力块6，以及固定在上支撑板201和下支撑板202上的与施力块6对应的压电材料5’、5；定位锚4，锚索3，所述锚索3一端连接于定位锚4、另一端穿过浮体100而连接于拉杆13。
进一步而言，所述浮体100的主体部分可以是球形或者椭球形外壳等。所述下外壳102可以放置耐磨环用于锚索3通过，锚索3一端连接的定位锚4，定位锚4坠入海底固定，使浮体100不会漂走，锚索3的另一端连接拉杆13的一端用于拉伸拉杆13运动。
所述上支撑板201底部具有围绕拉杆13均匀分布的六个所述压电材料5’，下支撑板202顶部同样具有均匀分布的六个压电材料5；同时，有六个支架10均匀分布固定于下支撑板202上，支架10上转动连接有杠杆7，所述杠杆7的一端通过销钉9与受力板11活动连接、另一端安装有上下两个施力块6用于对上下支撑板上的压电材料施压，杠杆7、施力块6和压电材料5都一一对应，压电材料5受到压力而产生电能。
受力板11固定于拉杆13上，且位于上下支撑板201、202中间，受力板11上下分别具有上复位弹簧12以及下复位弹簧8，使受力板11处于平衡位置，同时弹簧的压缩与伸长可以推动受力板11往复运动，其中上复位弹簧12两端分别固定于上支撑板201和受力板11，下复位弹簧8只固定一端于下支撑板202上。
将该发电装置放置于海洋当中，浮体100漂浮于海面上，定位锚4固定于海底，当波浪涌动时，波浪的波峰到波谷的垂直起伏运动推动浮体100上下运动，同时波浪的前后运动也会推动浮体100的上下运动。
上述波浪压电发电装置的作用原理如下：
当浮体100受到浮力时，浮体100向上运动，相当于锚索3带动拉杆13向下运动，此时上复位弹簧12受到拉伸，下复位弹簧8受到压缩，同时受力板11通过销钉9带动杠杆7一端向下运动，在固定于下支撑板202上的支架10的支撑作用下，施力块6向上运动，施力块6完成对固定于上支撑板201上压电材料5’的预定动作；
当浮力（即相当于锚索拉力）小于复位弹簧的弹力时，此时浮体处于下降状态，上复位弹簧12收缩，下复位弹簧8伸长作用于受力板11使其向上运动，超过平衡位置时，受力板11向上运动使得施力块6向下运动，施力块6完成对下支撑板202的压电材料5的预定动作；
施力块6停止，弹簧仍然作用，此时浮体100也将进入下一个运动周期，使得施力块6不停地上下运动完成对压电材料5、5’的动作。浮体100上下运动通过拉杆13、复位弹簧和杠杆7的规律的作用于压电材料5，压电材料5将机械振动的能量转换成电能，借助与其相连的辅助整流储能电路实现能量转化，其中整流的作用是将交流电转换成直流电，即交流电的两条线的极性是随频率交替变化的，接入二极管正极的那条线是正极时，二极管导通，电流通过。反之二极管则截止，电流通不过。这样交流电通过二极管后，就变成了一个方向的有正负极的直流电，不过这个直流电是脉动的，不平稳的，这时在二极管的输出上接上电解电容，利用电容的充放电特性，电压就平稳了。通过电路将电能储存起来，储存的电能可用于对外供电。
本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种波浪压电发电装置，其特征在于包括：浮体，固定于所述浮体内的支撑板，滑动支撑于所述支撑板上的拉杆，固定在所述拉杆上的受力板，设置于所述受力板与支撑板之间的复位弹簧，连接在所述受力板上的施力块，固定在所述支撑板上的与施力块对应的压电材料；定位锚，锚索，所述锚索一端连接于定位锚、另一端穿过浮体而连接于所述拉杆。
2.如权利要求1所述的波浪压电发电装置，其特征在于：所述浮体为球形或者椭球形。
3.如权利要求1所述的波浪压电发电装置，其特征在于：所述浮体由上外壳与下外壳组合形成。
4.如权利要求3所述的波浪压电发电装置，其特征在于：所述支撑板包括固定在上外壳内的上支撑板与固定在下外壳内的下支撑板，所述拉杆滑动支撑在所述上支撑板与下支撑板上。
5.如权利要求4所述的波浪压电发电装置，其特征在于：所述受力板位于所述上支撑板与下支撑板之间。
6.如权利要求5所述的波浪压电发电装置，其特征在于：所述复位弹簧包括位于上支撑板与受力板之间的上复位弹簧，以及位于受力板与下支撑板之间的下复位弹簧。
7.如权利要求1所述的波浪压电发电装置，其特征在于：所述受力板上固定有支架，所述支架上转动连接有杠杆，所述杠杆的一端与受力板活动连接、另一端安装有所述施力块。
8.如权利要求7所述的波浪压电发电装置，其特征在于：所述支架、杠杆、施力块以及压电材料为围绕拉杆均匀分布的多个。
9.如权利要求5所述的波浪压电发电装置，其特征在于：所述上支撑板底部与下支撑板顶部分别固定有压电材料。
10.如权利要求1所述的波浪压电发电装置，其特征在于：该发电装置还包括整流储能电路。
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