[发明专利]基于压电材料的波浪能发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及波浪能发电，具体涉及基于压电材料的波浪能发电装置。

背景技术

海洋被认为是地球上最后的资源宝库，也被称作为能量之海。21 世纪，海洋在为人类提供生存空间、食品、矿物、能源及水资源等方面将发挥重要作用。海洋能作为一种清洁、可再生的能源，对环境的影响甚微，海洋能利用不占用土地资源，全球的海洋可再生能源丰富，有非常可观的开収前景。

波浪能资源是未来能源的重要补充，特别是在解决海岛的能源供应上意义重大。目前的波浪能发电装置的获能效率较低，本项目中的波浪能发电装置能适用于各种海浪面上，成本也相对较低，发展前景非常可观。

中国专利文献（公开日：2016年06月22日，专利号CN201610265145.3 ）公开了一种波浪能发电装置，本发明提供了一种非线性直驱浮子式波浪能发电装置，此装置由底座、浮子、感应线圈、弹簧、储电设备、第一磁铁和第二磁铁组成。浮子内部包有第一磁铁，感应线圈套在第一磁铁上与储电设备相连接，第二磁铁分布在第一磁铁的四周并与弹簧相连接，弹簧则与底座固定住。将该发电装置置于海中，波浪带动浮子上下移动，进而带动第一磁铁上下移动。使感应线圈切割第一磁铁产生的磁场线，实现了利用波浪能发电的功能。位于第一磁铁四周的第二磁铁和第一磁铁产生的磁力与能量输出系统中弹簧产生的弹力相互作用，使系统出现负刚度，提高振动能量，使能量输出系统势能阱呈现双井特性提高能量捕获效率，特别是低频时的能量效率捕获。

上述技术方案缺点在于：整个装置在质量与浮力方面没有严格考虑，并且在风浪较大的海域无法保证装置的平衡。在发电量方面磁感线切割产生的电流是取决于线圈的匝数、磁场强度和切割速度E=BLV前二者是保持不变的，但在切割速度这块完全取决于波浪大小，这导致整个装置发电量低下，无法提供稳定连续的电能，并且整个装置不方便组装和日后的维护。

发明内容

本发明在上述技术的基础上，设计了基于压电材料的波浪能发电装置，通过其表面的褶皱设计增加压电材料的接触面积提高波浪能的利用效率，整体设计简单易于制作与日后维修更换。通过在储能装置上设置保护接入端的防护罩，从而保护电缆接头，提高使用寿命，通过将桩腿分段设计，使得桩腿具有更强的牢固性和更长的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：基于压电材料的波浪能发电装置，包括可浮在水面的发电单元，发电单元的两端具有保护壳，保护壳内设置电能输出接头，保护壳上具有通孔，电缆穿过所述通孔连接输出接头且该电缆与所述的保护壳水密封配合，电缆的另一端连接储能装置，

所述发电单元呈管状，包括外压电材料层、内压电材料层以及设置在所述内、外压电材料层之间的电极层，电极层和内侧压电材料层之间设置能量传输带，能量传输带两端分别连接两个输出接头。

作为上述方案的优选，储能装置固定在设置于水体底的桩腿上，且该桩腿的上端露出水体，储能装置上具有电能接入端，电能接入端位于设置在储能装置上的防护罩内，

桩腿包括管状结构的上段桩腿、下段桩腿以及将上段桩腿和下段桩腿固定连接形成桩腿的中间法兰盘，中间法兰盘上具有若干个通孔，通孔的两端分别连通上段桩腿和下段桩腿，储能装置固定在上段桩腿上端。

作为上述方案的优选，储能装置包括壳体以及位于壳体内的若干个蓄电池。

作为上述方案的优选，外压电材料层和内压电材料层均由16层压电材料叠加制成。

作为上述方案的优选，电极层由8层电极材料叠加制成。

本发明的有益效果是：通过其表面的褶皱设计增加压电材料的接触面积提高波浪能的利用效率，整体设计简单易于制作与日后维修更换。通过在储能装置上设置保护接入端的防护罩，从而保护电缆接头，提高使用寿命，通过将桩腿分段设计，使得桩腿具有更强的牢固性和更长的使用寿命。

附图说明

图1是外压电材料层、内压电材料层、电极层的配合示意图；

图2是发电单元的结构示意图；

图3是桩腿的结构示意图；

图4中间法兰盘的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。

如图1-4所示，基于压电材料的波浪能发电装置，包括可浮在水面的发电单元，发电单元的两端具有保护壳，保护壳内设置电能输出接头，保护壳5上具有通孔，电缆8穿过所述通孔连接输出接头且该电缆与所述的保护壳水密封配合，电缆的另一端连接储能装置，