CN208153240U - 一种电磁压电发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于机电技术领域，涉及一种电磁压电发电装置，其解决了现有波浪能电磁压电发电装置受环境影响大、运行稳定性差等问题。发电装置包括采用柔性材料制成的壳体，壳体前端设置有能够将其固定于水中的固定机构，壳体内开设有空腔，空腔内设置有若干根转轴，转轴的两端分别转动设置于空腔的内壁上，转轴的中部固定有永磁铁，空腔的内壁上固定有与永磁铁相配合的绕组线圈；发电装置还包括若干根沿空腔长度方向设置的弹性梁，的弹性梁的两端分别固定于空腔内壁的两端处，弹性梁的侧壁与转轴相连接，弹性梁的表面还设置有压电膜一。本实用新型可适用各种复杂环境，运行稳定性好。
Description
技术领域
本实用新型属于机电技术领域，涉及一种电磁压电发电装置。
背景技术
传统能源日趋枯竭、环境污染问题恶化,新能源开发迫在眉睫。随着低功耗无线传感器的发展,利用环境清洁可再生能源如太阳能、风能以及波浪能发电制作成微电源为传感器节点提供电能,日益受到各界广泛关注。相比风能与太阳能技术,波浪能发电技术要落后十几年。但是波浪能具有其独特的优势,波能能量密度高,是风能的4～30倍；相比太阳能,波浪能不受天气影响。针对不同的波浪能采集装置，二级能量转换机构的传动环节并不是必备环节，该机构可忽略。三级能量转换机构为发电装置，将二级能量转换所得到的机械能转换为电能。根据发电装置的机理，可将能量转换装置分为电磁型、压电型和电磁聚合物型。
我国专利CN 207033642 U公开了一种波浪能发电设备，该波浪能发电设备包括机架、设置于机架上的能够随波浪运动而绕转轴上下摆动的摆动机构、均匀分布在摆杆摆动的圆弧上的电磁发电装置、设置在摆动机构的上下两侧的压电发电装置，压电发电装置包括固定在机架上的弹性梁、贴合在弹性梁上的压电膜。该设备采用电磁和压电复合发电，将海洋波浪的低频上下振动通过摆动机构、压电发电装置和电磁发电装置，转化为压电弹性梁的高频自由振动和线圈绕组切割磁感线运动，进而同时进行压电发电和电磁发电，最终实现波浪能的高功率密度输出和较高的能量转换效率。
但是上述发电设备结构较为复杂，并且需要安装在浮标、航行器等设备上，通过波浪作用产生上下振动方可进行发电，在遇到大风等环境中，航行器不便行驶，该发电设备即不能正常使用。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种电磁压电发电装置，本实用新型所要解决的技术问题是：如何通过使本发电装置不受大风等天气环境影响，从而提高本发电装置的运行稳定性。
本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：
一种电磁压电发电装置，其特征在于，所述发电装置包括采用柔性材料制成的壳体，所述壳体前端设置有能够将其固定于水中的固定机构，所述壳体内开设有空腔，所述空腔内设置有若干根转轴，所述转轴的两端分别转动设置于所述空腔的内壁上，所述转轴的中部固定有永磁铁，所述空腔的内壁上固定有与所述永磁铁相配合的绕组线圈；所述发电装置还包括若干根沿空腔长度方向设置的弹性梁，所述的弹性梁的两端分别固定于所述空腔内壁的两端处，所述弹性梁的侧壁与所述转轴相连接，所述弹性梁的表面还设置有压电膜一。
其工作原理如下：本发电装置在使用时，海水的波浪能能够带动具有弹性的壳体发生扭动，从而带动固定于空腔内壁上的转轴发生摆动，从而带动转轴上的永磁铁发生往复摆动，磁力线切割绕组线圈，使绕组线圈的磁通量大小随时间改变，从而产生感应电动势，输出电能。同时，转轴的摆动，会带动弹性梁发生扭动，使弹性梁按一定的频率自由振动，弹性梁上的压电膜一按相应频率伸长和压缩，通过压电效应产生电动势，输出电能。同时利用电磁和压电的方式进行发电。由于本申请中的壳体通过固定机构固定于水中，因此即使遇到大风天气、海面上的航行器等无法使用的情况，仍然可以进行发电，运行稳定性较好。
在上述的一种电磁压电发电装置中，所述固定机构包括能够钉于海底的铆钉，所述铆钉通过钢缆或连杆与所述壳体的前端相连接。设计有铆钉后，能够固定壳体的前端，而由于壳体内的空腔，使其具有一定的浮力，因而，可实现在水中的固定发生扭动。
在上述的一种电磁压电发电装置中，所述壳体前端的截面面积大于其后端的截面面积。壳体前端的截面面积大于后端，当流体经过时，流速可逐渐增大，提高发电效率。
在上述的一种电磁压电发电装置中，所述空腔的内侧壁沿自身长度方向设置有若干条压电膜二。由于壳体在扭动的时候，除了带动转轴摆动，自身也会发生摆动，设计有压电膜二后，压电膜二随着壳体的扭动，按相应频率伸长和压缩，通过压电效应产生电动势，输出电能，进一步提高发电效率。
在上述的一种电磁压电发电装置中，所述壳体采用绝缘橡胶制成。
在上述的一种电磁压电发电装置中，所述空腔的内侧壁上开设有若干个圆孔，所述转轴的端部设置有球头，所述球头插接于圆孔内且两者活动配合。直接在壳体的空腔内壁上开圆孔，转轴可利用壳体的弹性，将球头嵌接于圆孔内，安装快捷方便。
在上述的一种电磁压电发电装置中，所述壳体的前端连接有浮子。设计有浮子后，当需要将发电装置提升至海面上时，可提高其效率。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、本发电装置在使用时，海水的波浪能能够带动具有弹性的壳体发生扭动，从而带动固定于空腔内壁上的转轴发生摆动，从而带动转轴上的永磁铁发生往复摆动，磁力线切割绕组线圈，使绕组线圈的磁通量大小随时间改变，从而产生感应电动势，输出电能。同时，转轴的摆动，会带动弹性梁发生扭动，使弹性梁按一定的频率自由振动，弹性梁上的压电膜一按相应频率伸长和压缩，通过压电效应产生电动势，输出电能。同时利用电磁和压电的方式进行发电。由于本申请中的壳体通过固定机构固定于水中，因此即使遇到大风天气、海面上的航行器等无法使用的情况，仍然可以进行发电，运行稳定性较好。
附图说明
图1是本发电装置的内部结构示意图。
图2是转轴的安装结构示意图。
图中，1、壳体；2、固定机构；3、空腔；4、转轴；5、永磁铁；6、绕组线圈；7、弹性梁；8、压电膜一；9、铆钉；10、钢缆；11、压电膜二；12、圆孔；13、球头；14、浮子。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
如图1、图2所示，本发电装置包括采用柔性材料制成的壳体1，作为优选，壳体1采用绝缘橡胶制成，壳体1前端的截面面积大于其后端的截面面积。壳体1的前端连接有浮子14。壳体1前端设置有能够将其固定于水中的固定机构2。本实施例中，固定机构2包括能够钉于海底的铆钉9，铆钉9通过钢缆10或连杆与壳体1的前端相连接。
如图1、图2所示，壳体1内开设有空腔3，空腔3沿内设置有若干根转轴4，转轴4的两端分别转动设置于空腔3的内壁上，本实施例中，空腔3的内侧壁上开设有若干个圆孔12，转轴4的端部设置有球头13，球头13插接于圆孔12内且两者活动配合。转轴4的中部固定有永磁铁5，空腔3的内壁上固定有与永磁铁5相配合的绕组线圈6；发电装置还包括若干根沿空腔3长度方向设置的弹性梁7，弹性梁7的两端分别固定于空腔3内壁的两端处，弹性梁7的侧壁与转轴4相连接，弹性梁7的表面还设置有压电膜一8。空腔3的内侧壁沿自身长度方向设置有若干条压电膜二11。
本实用新型的工作原理如下：本发电装置在使用时，海水的波浪能能够带动具有弹性的壳体发生扭动，从而带动固定于空腔内壁上的转轴发生摆动，从而带动转轴上的永磁铁发生往复摆动，磁力线切割绕组线圈，使绕组线圈的磁通量大小随时间改变，从而产生感应电动势，输出电能。同时，转轴的摆动，会带动弹性梁发生扭动，使弹性梁按一定的频率自由振动，弹性梁上的压电膜一按相应频率伸长和压缩，通过压电效应产生电动势，输出电能。同时利用电磁和压电的方式进行发电。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.一种电磁压电发电装置，其特征在于，所述发电装置包括采用柔性材料制成的壳体(1)，所述壳体(1)前端设置有能够将其固定于水中的固定机构(2)，所述壳体(1)内开设有空腔(3)，所述空腔(3)沿内设置有若干根转轴(4)，所述转轴(4)的两端分别转动设置于所述空腔(3)的内壁上，所述转轴(4)的中部固定有永磁铁(5)，所述空腔(3)的内壁上固定有与所述永磁铁(5)相配合的绕组线圈(6)；所述发电装置还包括若干根沿空腔(3)长度方向设置的弹性梁(7)，所述的弹性梁(7)的两端分别固定于所述空腔(3)内壁的两端处，所述弹性梁(7)的侧壁与所述转轴(4)相连接，所述弹性梁(7)的表面还设置有压电膜一(8)。
2.根据权利要求1所述的电磁压电发电装置，其特征在于，所述固定机构(2)包括能够钉于海底的铆钉(9)，所述铆钉(9)通过钢缆(10)或连杆与所述壳体(1)的前端相连接。
3.根据权利要求2所述的电磁压电发电装置，其特征在于，所述壳体(1)前端的截面面积大于其后端的截面面积。
4.根据权利要求3所述的电磁压电发电装置，其特征在于，所述空腔(3)的内侧壁沿自身长度方向设置有若干条压电膜二(11)。
5.根据权利要求4所述的电磁压电发电装置，其特征在于，所述壳体(1)采用绝缘橡胶制成。
6.根据权利要求5所述的电磁压电发电装置，其特征在于，所述空腔(3)的内侧壁上开设有若干个圆孔(12)，所述转轴(4)的端部设置有球头(13)，所述球头(13)插接于圆孔(12)内且两者活动配合。
7.根据权利要求6所述的电磁压电发电装置，其特征在于，所述壳体(1)的前端连接有浮子(14)。
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| CN201820466718.3U CN208153240U (zh) | 2018-04-03 | 2018-04-03 | 一种电磁压电发电装置 |
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| CN201820466718.3U CN208153240U (zh) | 2018-04-03 | 2018-04-03 | 一种电磁压电发电装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113309656A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-08-27 | 山东交通学院 | 微型风浪能转化收集装置及系统 |
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2018
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