[发明专利]一种水下旋转式压电发电装置

说明书

技术领域

本发明属于新能源技术领域，特别适合利用收集河流或海洋水粒子流 动产生的动能转换成电能。

背景技术

人类对海洋环境及安全的监控日益加强，海洋无线传感网节点的供能 问题迫切需要解决。传统的供能方式包括太阳能、锂电池、化学电池 等，太阳能发电易受海洋天气影响；锂电池需要不断更换；化学电池 需要更换电极以及存在污染环境的危险。海洋波浪能是一种品质较高 的可再生清洁能源，蕴藏量巨大。收集波浪能为海洋无线传感网节点 供能是一种极具潜力的方式。目前有少量波浪能产品达到实用化水平 ，如英国的Pelamis波能装置。总体来看，海洋波浪能装置体型巨大、 成本较高、通常需要辅助控制系统，不适合为无线传感网节点或微型 电子器件提供能量。

利用压电技术收集海洋波浪能为海洋无线传感网节点供能是一种理想 的方式。褚金奎等发明了一种直线波浪能压电发电装置，申请号为20 1110112353.7，发明名称为一种利用海浪发电的装置。该换能装置主 体在海面上，易被极端天气损毁。目前，利用压电材料收集海洋波浪 能的换能装置存在的主要问题是发电装置主体在海面上，易被大风浪 损毁。

发明内容

本发明要解决的技术难题是克服压电波浪能装置易被损毁的缺点，发 明一种水下旋转式压电发电装置，该装置由密封的驱动部件，真空换 能部 件组成，整个装置完全在水中工作，不易被极端的风浪损毁。真空换 能部件能够让压电悬臂梁换能部件处在真空的环境下，可增加换能装 置的输出功率。本发明的换能装置结构简单，发电效率高。

本发明采用的技术方案是一种水下旋转式压电发电装置，其特征在于 ，该发电装置由驱动部件，真空换能部件组成；所述驱动部件中，叶 轮1固定在传动轴2一端；传动轴2由轴承定位在左腔体内部；传动轴2 和驱动轮6同步转动；若干个左腔永磁铁7匀阵列在驱动轮6四周；左端 盖4固定在左腔体的左侧；压盖3将密封圈13固定在左端盖4上；

所述真空换能部件为第一种真空换能部件和第二种真空换能部件；所 述第一种真空换能部件中，若干个右腔压电悬臂梁8均匀阵列在支架1 0四周，每个右腔压电悬臂梁8自由端固定有右腔永磁铁7′；支架10固 定在右腔体内部，支架10与传动轴2轴线重合；右腔体与左腔体固定在 一起；右端盖11固定在右腔体右端，在右端盖11上安装有右腔体阀门 12；右腔压电悬臂梁8压电层上、下电极不断产生电流通过各自的整流 桥将电能供给负载；所述第二种真空换能部件中，若干个外圈压电悬 臂梁8′均匀阵列在外圈腔体14内部，每个外圈压电悬臂梁8′自由端 固定有外圈永磁铁7″；外圈腔体14与传动轴2轴线重合；外圈腔体14 固定在左腔体外侧；外圈端盖15固定在外圈腔体14左侧；外圈腔体14 外部安装有外圈腔体阀12′；每个外圈压电悬臂梁8′压电层上、下电 极不断产生电流通过各自的整流桥将电能供给负载。

所述发电装置的左腔体有三种结构形式，分别是第一种左腔体5、第二 种左腔体5′和第三种左腔体5″；所述右腔体有两种结构形式，分别 是第 一种右腔体9和第二种右腔体9′；在发电装置中，第一种左腔体5将第 一种右腔体9固定在外侧；第二种左腔体5′将第二种右腔体9′固定在 右侧；第三种左腔体5″将第二种右腔体9′固定在右侧，同时将外圈 腔体14固定在外侧。