CN206490603U - 一种波浪压电发电装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种波浪压电发电装置及系统，该装置包括由导向柱及多个固定柱和横向柱组成的框架结构。在所述横向柱的上、下表面分别设置有压电片，在所述导向柱上套设有圆环，所述导向柱的一端套设于套筒中、另一端与半球体状的浮体连接。所述圆环随着所述导向柱的运动而击打所述压电片，以使所述压电片产生电流。本实用新型提供的波浪压电发电装置整体结构框架简单，制作容易且成本较低。利用所述导向柱与所述套筒之间的摩擦力作为缓冲阻力，使装置能适应较小的波浪。并且，采用半球体状的浮体，能够增大浮体对于波浪动能的捕获，提高了波浪压电发电装置的采能效果。

Description

一种波浪压电发电装置及系统

技术领域

本实用新型涉及发电技术领域，具体而言，涉及一种波浪压电发电装置及系统。

背景技术

随着传统能源日趋枯竭、环境污染问题日渐恶化，新能源的开发及推广应用迫在眉睫。太阳能、风能以及波浪能等清洁能源的开发逐渐受到重视。相比风能与太阳能技术，波浪能具有其独特的优势，波能能量密度高，且不受天气状况影响。现有技术中，波浪能发电装置的制作工序繁琐，结构复杂，总体成本较高。因此，如何简化波浪发电装置的结构并保持发电效率的问题亟待解决。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种波浪压电发电装置及系统，以解决上述问题。

本实用新型较佳实施例提供一种波浪压电发电装置，包括固定柱、导向柱、横向柱、顶板、底板、套筒、浮体、压电片以及圆环；

所述固定柱为多个，多个所述固定柱相互呈平行设置，形成一多边形框架，所述固定柱的一端与所述顶板连接、另一端与所述底板连接，所述顶板和所述底板呈平行设置；

所述套筒设置在所述顶板靠近所述固定柱的一面，所述套筒位于所述多边形框架内；

所述浮体为半球体，所述浮体包括一平面以及一弧形面，所述导向柱的第一端设置于所述浮体的平面，所述导向柱的第二端套设于所述套筒内，与所述套筒之间存在阻尼力，所述导向柱随所述浮体的振动而在所述套筒内作往复运动；

所述横向柱为多个，多个所述横向柱的一端与所述固定柱连接、另一端靠近所述导向柱，所述横向柱分别与所述固定柱和所述导向柱呈垂直设置；

所述压电片为多个，多个所述压电片均设置在所述横向柱的靠近所述导向柱的一端的端部，且多个所述压电片分别设置在所述横向柱的朝向所述顶板的第一侧面以及朝向所述底板的第二侧面；

所述圆环套设于所述导向柱上，且位于沿所述导向柱的轴线方向上相邻两个所述横向柱之间，以随所述导向柱的往复运动而击打所述压电片以使所述压电片产生电流。

进一步地，所述横向柱的靠近所述导向柱的一端设置有第一磁铁，所述圆环上设置有第二磁铁，所述第一磁铁的极性与所述第二磁铁的极性相反。

进一步地，所述压电片为三角形。

进一步地，所述压电片为梯形。

进一步地，所述圆环为多个，多个所述圆环分别设置在沿所述导向柱的轴线方向的相邻两个所述横向柱之间。

进一步地，沿所述导向柱的轴线方向的相邻两个所述横向柱之间套设有一个或多个所述圆环。

进一步地，多个所述横向柱采用呈层设置方式，每一层上的所述横向柱位于同一水平面上。

进一步地，所述压电片与所述圆环采用合金材料制成。

进一步地，所述固定柱、所述导向柱以及所述横向柱由不锈钢材料制成。

本实用新型另一较佳实施例提供一种波浪压电发电系统，包括导线、转换电路、储能电路以及上述波浪压电发电装置，所述转换电路的输入端通过所述导线与所述波浪压电发电装置的压电片电性连接、输出端与所述储能电路的输入端电性连接。

相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供的波浪压电发电装置及系统，包括由导向柱及多个固定柱和横向柱组成的框架结构。在所述横向柱的上、下表面分别设置有压电片，在所述导向柱上套设有圆环，所述导向柱的一端套设于套筒中、另一端与半球体状的浮体连接。所述圆环随着所述导向柱的运动而击打所述压电片，以使所述压电片产生电流。本实用新型提供的波浪压电发电装置整体结构框架简单，制作容易且成本较低。利用所述导向柱与所述套筒之间的摩擦力作为缓冲阻力，使装置能适应较小的波浪。并且，采用半球体状的浮体，能够增大浮体对于波浪动能的捕获，提高了波浪压电发电装置的采能效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种波浪压电发电装置的结构图。

图2为本实用新型实施例提供的波浪压电发电装置的另一视角的结构图。

图3为本实用新型实施例提供的一种波浪压电发电装置的剖面图。

图4为图1的A部位的局部放大图。

图5为本实用新型实施例提供的一种波浪压电发电系统的示意性结构框图。

图标：10-波浪压电发电系统；100-波浪压电发电装置；110-顶板；120-底板；130-固定柱；140-导向柱；150-横向柱；160-套筒；170-浮体；180-压电片；190-圆环；200-导线；300-转换电路；400-储能电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请结合参阅图1和图2，本实用新型提供的波浪压电发电装置100包括顶板110、底板120、固定柱130、导向柱140、横向柱150、套筒160、浮体170、压电片180以及圆环190。所述固定柱130为多个，多个所述固定柱130相互之间呈平行设置，以形成一多边形框架。多个所述固定柱130的一端与所述顶板110的底面连接、另一端与所述底板120连接。所述顶板110与所述底板120呈平行设置。

所述套筒160设置在所述顶板110的底面的中间位置，所述套筒160位于所述多边形框架内。所述导向柱140的第一端与所述浮体170连接，所述导向柱140的第二端可伸入至所述套筒160内。所述横向柱150的一端与所述固定柱130连接、另一端靠近所述导向柱140。所述压电片180设置在所述横向柱150的靠近所述导向柱140的一端。所述圆环190套设于所述导向柱140上。

可选地，所述顶板110的形状为正方形或长方形等，在本实施例中，采用形状为正方形的不锈钢薄板作为顶板110。所述底板120的形状为正方形或长方形等，在本实施例中，所述底板120的形状为正方形，所述底板120由不锈钢材料制成。

可选地，所述固定柱130的数量为四个、六个或者八个等，对所述固定柱130的个数不作具体限制。在本实施例中，所述固定柱130的个数设置为四个。四个所述固定柱130的一端分别设置在所述顶板110的底面的四个边角上，以共同支撑起所述顶板110。所述固定柱130的远离所述顶板110的另一端分别设置在所述底板120的顶面的四个边角上。所述固定柱130两两之间呈平行设置，以形成一矩形框架。可选地，所述固定柱130的截面形状为圆形、正方形或者是长方形等形状。在本实施例中，采用的是截面形状为圆形的圆柱体作为固定柱130。在本实施例中，所述固定柱130可采用不锈钢材料制成。

可选地，所述套筒160设置在所述顶板110的底面，位于所述顶板110的底面的中间位置。所述套筒160的截面形状为圆形，所述套筒160可与所述顶板110一体成型，或者是通过固定件与所述顶板110固定连接。本实施例中，所述套筒160的材质为不锈钢材料。

所述导向柱140的第一端与所述浮体170连接，所述导向柱140的第二端可伸入至所述套筒160内。所述套筒160的内直径略大于所述导向柱140的第二端的外直径。所述导向柱140的第二端的外表面与所述套筒160的内表面之间存在阻尼力。利用所述导向柱140的第二端的外表面与所述套筒160的内表面之间的摩擦力作为缓冲阻力，使所述波浪压电发电装置100能够适应较小波浪。并且，所述套筒160可以控制所述浮体170的振动方向，以确保所述浮体170能够相对于所述顶板110作垂直运动，避免所述导向柱140产生扭动和摆动，如图3所示。

可选地，所述浮体170的形状为半球体，所述浮体170包括一平面以及一弧形面。所述导向柱140的第一端设置于所述浮体170的平面上，所述导向柱140可随所述浮体170的振动而在所述套筒160内作往复运动。在具体实施时，浮体170的形状对于波浪压电发电装置100的采能效果具有较大影响。不失一般性地，上大下小的浮体形状能够增大浮体对于波浪动能的捕获。一般情况下，在净水面截面面积相等和波浪条件相同的情况下，半球体形状的浮体比平底形的浮体具有更优的捕能效果。

在本实施例中，所述横向柱150设置在所述固定柱130所形成的矩形框架的内壁上。所述横向柱150的一端与所述固定柱130连接、另一端靠近所述导向柱140。所述横向柱150分别与所述固定柱130和所述导向柱140呈垂直设置。在本实施例中，所述横向柱150可以与所述固定柱130一体成型，也可以与所述固定柱130通过连接件固定连接。

可选地，所述横向柱150为多个，多个所述横向柱150采用呈层设置方式，每一层上的所述横向柱150位于同一水平面上。并且，每一层上的所述横向柱150的数量与所述固定柱130的数量有关，在本实施例中，所述固定柱130的个数为四个，四个所述固定柱130中的每一固定柱130的朝向其所形成的矩形框架的内部的侧面均设置有一横向柱150，即在本实施例中，每一层包括四个横向柱150。

可选地，所述横向柱150的截面形状为圆形或矩形等，对其具体形状不作限制。在本实施例中，所述横向柱150的截面形状为矩形。所述横向柱150采用的是不锈钢材料以制成。

请参阅图4，可选地，所述压电片180设置在所述横向柱150的靠近所述导向柱140的一端的端部。所述压电片180的一部分贴合于所述横向柱150上，另一部分悬空。所述压电片180与所述导向柱140之间存在间隙。所述压电片180为多个，并且在所述横向柱150的朝向所述顶板110的第一侧面以及朝向所述底板120的第二侧面均分别设置有一个压电片180。所述压电片180采用合金材料制成。在本实施例中，所述压电片180的形状可为三角形或梯形。不失一般性地，对于相同体积的梯形、矩形和三角形的压电片，其中，三角形的压电片所能产生的电压功率最大，矩形的压电片所能产生的电压功率最小。

所述圆环190套设于所述导向柱140上，位于沿所述导向柱140的轴线方向上的相邻两个所述横向柱150之间。在本实施例中，所述圆环190的数量为多个，沿着所述导向柱140的轴线方向的相邻两个所述横向柱150之间可套设一个或多个所述圆环190。在本实施例中，在相邻两个所述横向柱150之间的圆环190数目为一个。

当所述浮体170在波浪的作用下上、下振动时，所述导向柱140随着所述浮体170的振动而在所述套筒160内作往复运动。所述圆环190随着所述导向柱140的往复运动而运动，从而触到所述压电片180的末端。所述圆环190在波浪力的作用下随着所述浮体170继续向上或向下运动，与所述圆环190接触的压电片180的末端随之向上或向下运动，发生变形而产生转角。当所述压电片180与所述圆环190接触部位的转角达到一定角度后，所述圆环190与所述压电片180的末端脱离，继续向上或向下运动。所述压电片180则以自然频率发生振动，进行使贴在所述压电片180上的电极产生电流。

具体实施时，在所述圆环190与所述压电片180的末端相接触的过程中，由于冲击和摩擦作用会产生能量损失。并且，在波浪较大的情况下，容易造成压电片180损坏。因此为了减少能量的损失以及避免压电片180的损坏，在本实施例中，所述横向柱150的靠近所述导向柱140的一端设置有第一磁铁，所述圆环190上设置有第二磁铁(图中未示出)。所述第一磁铁与所述第二磁铁的极性相反。可选地，所述第一磁铁为南极，所述第二磁铁为北极，或者所述第一磁铁为北极，所述第二磁铁为南极。在所述压电片180与所述圆环190的靠近过程中，利用所述第一磁铁与所述第二磁铁的相斥作用增大缓冲，以适应较大波浪力的情况且避免能量损失。

请参阅图5，本实用新型另一较佳实施例还提供一种波浪压电发电系统10，所述波浪压电发电系统10包括导线200、转换电路300、储能电路400以及上述波浪压电发电装置100。所述转换电路300的输入端通过所述导线200与所述波浪压电发电装置100的压电片180电性连接、输出端与所述储能电路400的输入端电性连接。

综上所述，本实用新型提供的一种波浪压电发电装置及系统，包括由导向柱140及多个固定柱130和横向柱150组成的框架结构。在每一个所述横向柱150的上、下表面分别设置有压电片180，在所述导向柱140上套设有多个圆环190，所述导向柱140的一端套设于套筒160中、另一端与半球体状的浮体170连接。所述圆环190随着所述导向柱140的运动而击打所述压电片180，以使所述压电片180产生电流。本实用新型提供的波浪压电发电装置100整体结构框架简单，制作容易且成本较低。利用所述导向柱140与所述套筒160之间的摩擦力作为缓冲阻力，使装置能适应较小的波浪，且利用所述横向柱150与所述圆环190上的极性相反的磁铁之间的相斥作用增大缓冲，使装置能够适应较大的波浪力，且避免了压电片180的损坏。

进一步地，采用半球体状的浮体170，增大了浮体170对于波浪动能的捕获，提高了波浪压电发电装置100的采能效果。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种波浪压电发电装置，其特征在于，包括固定柱、导向柱、横向柱、顶板、底板、套筒、浮体、压电片以及圆环；

所述固定柱为多个，多个所述固定柱相互呈平行设置，形成一多边形框架，所述固定柱的一端与所述顶板连接、另一端与所述底板连接，所述顶板和所述底板呈平行设置；

所述套筒设置在所述顶板靠近所述固定柱的一面，所述套筒位于所述多边形框架内；

所述浮体为半球体，所述浮体包括一平面以及一弧形面，所述导向柱的第一端设置于所述浮体的平面，所述导向柱的第二端套设于所述套筒内，与所述套筒之间存在阻尼力，所述导向柱随所述浮体的振动而在所述套筒内作往复运动；

所述横向柱为多个，多个所述横向柱的一端与所述固定柱连接、另一端靠近所述导向柱，所述横向柱分别与所述固定柱和所述导向柱呈垂直设置；

所述压电片为多个，多个所述压电片均设置在所述横向柱的靠近所述导向柱的一端的端部，且多个所述压电片分别设置在所述横向柱的朝向所述顶板的第一侧面以及朝向所述底板的第二侧面；

所述圆环套设于所述导向柱上，且位于沿所述导向柱的轴线方向上相邻两个所述横向柱之间，以随所述导向柱的往复运动而击打所述压电片以使所述压电片产生电流。

2.根据权利要求1所述的波浪压电发电装置，其特征在于，所述横向柱的靠近所述导向柱的一端设置有第一磁铁，所述圆环上设置有第二磁铁，所述第一磁铁的极性与所述第二磁铁的极性相反。

3.根据权利要求1所述的波浪压电发电装置，其特征在于，所述压电片为三角形。

4.根据权利要求1所述的波浪压电发电装置，其特征在于，所述压电片为梯形。

5.根据权利要求1所述的波浪压电发电装置，其特征在于，所述圆环为多个，多个所述圆环分别设置在沿所述导向柱的轴线方向的相邻两个所述横向柱之间。

6.根据权利要求5所述的波浪压电发电装置，其特征在于，沿所述导向柱的轴线方向的相邻两个所述横向柱之间套设有一个或多个所述圆环。

7.根据权利要求1所述的波浪压电发电装置，其特征在于，多个所述横向柱采用呈层设置方式，每一层上的所述横向柱位于同一水平面上。

8.根据权利要求1所述的波浪压电发电装置，其特征在于，所述压电片与所述圆环采用合金材料制成。

9.根据权利要求1所述的波浪压电发电装置，其特征在于，所述固定柱、所述导向柱以及所述横向柱由不锈钢材料制成。

10.一种波浪压电发电系统，其特征在于，包括导线、转换电路、储能电路以及权利要求1-9任意一项所述的波浪压电发电装置，所述转换电路的输入端通过所述导线与所述波浪压电发电装置的压电片电性连接、输出端与所述储能电路的输入端电性连接。