[发明专利]一种波浪能发电设备

说明书

技术领域

本申请涉及一种波浪能发电设备。

背景技术

目前，波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能与势能，属于清洁可再生能源。地球上70％的面积被海水所覆盖，海洋波浪能资源巨大，有着广阔的开发价值。由于人类对能源的需求日益增加与非可再生能源储量有限，如今越来越多的科研工作者将目光投向了海洋波浪能，促进了波浪能的发展研究。目前，绝大多数波浪能转换系统由三级能量转换机构组成。其中，一级能量转换机构(波浪能采集装置)将波浪能转换成某个载体的机械能。根据波浪能采集装置的结构机理，可将波浪能收集装置分为点吸收式、振荡水柱式、筏式以及振荡摇摆式。二级能量转换机构为传动装置，将一级能量转换所得到的机械能传递到发电装置中，其主要传动类型有机械式、气动式以及液压式。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。

目前，可集成在海上设备平台内收集波浪能的装置相对较少。现有装置一般可采用电磁发电和压电发电两种类型。电磁发电类型应用最多，一般采用弹簧振子结构。搭载平台受海浪作用上下振动，使固定在弹簧活动端的磁体产生受迫上下振动，固定在能量收集器上的感应线圈切割磁感线产生电能输出。由于海洋波浪振动具有频率低的特点，这种电磁发电能量收集装置的磁体振动频率低，使得磁通量的变化率较小，影响了发电输出。压电式波浪能收集装置通常设计成悬臂梁结构，最终将波浪的低频振动转化为悬臂梁的高频振动，从而输出电能。然而，如何设计装置将波浪的低频振动高效地转化为悬臂梁的高频振动是压电式波浪能收集装置的一大难点，制约着压电式波浪能收集装置的发展。因此，压电式波浪能收集装置的研制较少。

申请内容

为解决上述技术问题，本申请的目的是提供一种波浪能发电设备。

本申请涉及一种波浪能发电设备，所述的波浪能发电设备包括机架、设置于所述的机架上的能够随波浪运动而绕转轴上下摆动的摆动机构、设置在所述的摆动机构的上下两侧的压电发电装置，所述的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。

优选地，所述的摆动机构包括与所述的机架通过转轴相转动连接的摆杆、设置在所述的摆杆远离转轴的一端的用于在摆动时碰撞所述的弹性梁的质量块。

优选地，所述的波浪能发电设备还包括用于在没有外力时将所述的摆杆维持在水平位置的扭簧，所述的扭簧的一端固定在机架上，扭簧的另一端固定在摆杆上，所述扭簧套设在所述转轴上。

优选地，所述的弹性梁沿水平方向固定设置在机架上，所述的弹性梁的上下两侧粘贴有压电膜，所述的弹性梁具有未被所述的压电膜覆盖的用于与所述的质量块相接触的末端。

优选地，所述的摆动机构的上下两侧的压电发电装置沿摆杆上下对称的设置。

优选地，所述的波浪能发电设备还包括电磁发电装置，所述的电磁发电装置包括设于机架上的靠近所述的摆杆的远离所述的转轴一端的线圈绕组、位于所述线圈绕组中心的硅钢片、位于所述的摆杆的远离所述的转轴的一端的永磁铁阵列。

优选地，所述的质量块包括位于上下两侧的用于撞击是的弹性梁的侧部，所述的上下两侧的侧部之间形成容纳空间，所述的永磁铁阵列容纳于所述的容纳空间内。

优选地，所述的弹性梁为弹性材料制成。

借由上述方案，本申请至少具有以下优点：

本申请所述的波浪能发电设备，将海洋波浪的低频上下振动通过摆动机构和压电发电装置，转化为压电弹性梁的高频自由振动，进而同时进行压电发电，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。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本申请所述的一种波浪能发电设备的结构示意图；

图2为本申请所述的波浪能发电设备安装在搭载平台上的结构示意图，

其中：1、机架；2、压电发电装置；21、弹性梁；22、压电膜；31、摆杆；32、质量块；33、永磁铁阵列；4、线圈绕组；5、转轴；6、扭簧；100、波浪能发电设备；200、搭载平台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。