[发明专利]带防波浮筒的阵列式压电悬臂梁波能转换装置

说明书

本发明公开了一种带防波浮筒的阵列式压电悬臂梁波能转换装置，属于微能量收集和海洋发电技术领域。包括防波浮筒、固定支座体和压电发电箱，其中压电发电箱由盖板、箱体、密封圈、压电发电组件组成，压电发电组件中的质量块3‑3、悬臂梁3‑4、压电体3‑5构成压电悬臂梁。压电悬臂梁随着压电发电箱的上下摆动而产生振动，因为压电悬臂梁为线性阵列式分布，所以压电悬臂梁之间产生共振，从而实现了对多个频率波浪能的同时捕获，并且也增加了压电悬臂梁之间的振动频率，提高了波浪能的利用率。本装置将波浪与浮筒之间的动能差转化为电能，具有结构简单，安装方便，维修成本低，实用性强的特点，能够为海洋监测及照明设施持续提供电能。

技术领域

本发明属于微能量收集和海洋发电技术领域，具体涉及带防波浮筒的阵列式压电悬臂梁波能转换装置。

背景技术

海洋中的海水受气候及大风的作用，经常产生起伏的波浪，这些海浪是可再生的能源，同时，也携带着巨大的冲击力，为了防止海浪对海上设施及船体造成不好的影响，削减波浪波幅，减小冲击力，人们建造了防波装置，这些防波装置的形式多种多样，但是工作原理都是通过特有的结构吸收或者耗散掉入射波的能量，从而达到降低波幅，削波防波的目的。

现有的防波装置大多数以防波堤的形式存在，分为重型和轻型两种。而防波堤的体积往往十分庞大，在建造及维修方面都存在难度。另外，现阶段能够实现消波作用并将波浪能转换为电能的装置，大部分都是使用纯机械结构，发电效率低，且使用寿命不长，需要经常维修和更换，鉴于海上发电装置维修困难的情况，这种发电结构的使用前景不明朗。

现有的防波装置大多数以防波堤的形式存在，分为重型和轻型两种。而防波堤的体积往往十分庞大，在建造及维修方面都存在难度，如魏东泽在专利(公开号为CN204041339U)中提到了设于防波堤上的波浪发电装置，虽然能进行海浪波浪能的削减和转换，但是装置复杂、庞大，不利于实际的操作和维修，现阶段能够实现消波作用并将波浪能转换为电能的装置，大部分都是使用纯机械结构，发电效率低，且使用寿命不长，需要经常维修和更换，鉴于海上发电装置维修困难的情况，这种发电结构的使用前景不明朗。

一方面，海洋上的防波结构建造困难，且消波结构消散的波浪能未能得到充分利用，另一方面，目前使用的波浪能压电发电装置普遍存在结构复杂，密封性差，稳定性不强的缺陷，因此，针对以上问题，本发明中提供了一种解决方案。

我们知道，在有些具有电介质特性的材料的特定方向上施加一定的外力，就会使其材料中产生极化，并导致相对表面上分别聚集正电荷和负电荷，显示带电性。在把施加的外力取消之后，恢复原始的形态，其电性也随之消失，我们将这种现象叫做正压电效应。而具有这种特性的材料称为压电材料。利用压电材料的压电特性，可以巧妙的将动能、势能等转化为电能。

结合压电材料的这一特性，我们提供了一种结构简单、发电效率高、稳定性好且功率输出稳定的带防波浮筒的阵列式压电悬臂梁波能转换装置，能够最大限度利用圆柱浮筒的结构削减波浪波幅，又能够利用浮筒和波浪之间的波幅差进行波浪能与电能的转化，提供给海岸用电设施，达到紧急供电或自主供电的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带防波浮筒的阵列式压电悬臂梁波能转换装置，以解决目前消波结构对波浪能转换效率较低、压电波浪能发电结构复杂，密封性和稳定性差等问题。

本发明的目的是这样实现的：

防波浮筒的阵列式压电悬臂梁波能转换装置,包括防波浮筒1、固定支座体2和压电发电箱3，所述的防波浮筒1为实心圆柱体；在防波浮筒1的侧面母线处有一个平面，在该平面上有固定支座体2，固定支座体2的一面与防波浮筒1固定连接，另一面与压电发电箱3铰接连接；压电发电箱3相对于防波浮筒1随着海浪只上下摆动而不移动，最终将海浪的波浪能转换为电能。

所述的压电发电箱3由箱体3-1、盖板3-2、密封圈3-8、压电发电组件组成。