[发明专利]基于质量弹簧系统的波浪能压电发电浮标

说明书

本发明公开一种基于质量弹簧系统的波浪能压电发电浮标，其外壳内设置有发电机构，发电机构包括质量弹簧系统和压电双晶片系统，质量弹簧系统包括质量块、弹簧、轨道管和轨道顶板；压电双晶片以轨道管轴线为中心向外发散分布，压电双晶片固定在支点柱上，支点柱固定在支架上，支架固定在外壳上，轨道顶板受弹簧压迫向外移动时推顶压电双晶片的一端，压电双晶片的另一端与电路连接头固接，的压电双晶片在近电路连接头一端处设置支点，在支点处放置所述的支点柱与压电双晶片固接。因海上波浪起伏较大，频率较高，通过质量弹簧系统能够使压电双晶片系统充分利用振动频率以转化获得更多的电能。

技术领域

本发明属于海浪发电和压电能量采集技术邻域，主要涉及一种基于质量弹簧系统的波浪能压电发电浮标。

背景技术

随着传统化石燃料资源的枯竭和日益严重的生态环境问题，清洁能源的发展成为了现代经济社会必然趋势。2015年哥本哈根会议后，新一轮新能源开发热潮重新涌现，近几年海上的波浪能引起了学者的极大关注。虽然波浪能与太阳能，风能相比，它的开发水平要远远落后，但是太阳能受到天气影响，而风能受到地域环境的影响，这都将降低发电装置的电气输出性能。而波浪能不受天气的影响，并且从能量密度上看，波浪能是风能的4~30倍，因此波浪能的开发具有很大的市场潜力，在全世界范围内将近有40余家企业进行波浪能的利用与商业化推广。如果能好好利用波浪能，将极大的推动新能源邻域的快速发展。

目前海浪发电装置形式有多种多样，根据能量传递方式不同，波浪发电装置可以分为机械式、液压式、 空气式、电磁式和压电式。

其中液压式有体积小布置灵活的优点，但是有效率低、流体易泄露产生污染等缺点而受到限制，而空气式受到温度影响大，电磁式空间布置易受限制，这三者的结构均较为复杂因此极大限制了他们的使用。而机械式和压电式结构简单，但是机械式磨损大维护成本高，而其中压电式的装置能够直接将将波浪能通过压电材料的张拉转化为电能相对与其他形式的发电装置其结构最为简单可靠，且不受温度影响成本低，因此开发一种基于质量弹簧系统的波浪能压电发电浮标具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于质量弹簧系统的波浪能压电发电浮标，该发电浮标的结构简单，故障率低，发电单元磨损小，发电量大。

为此，本发明提供的基于质量弹簧系统的波浪能压电发电浮标，其特征是：包括柱状密封的外壳，外壳内设置有发电机构，外壳入水能够连带发电机构一通浮起，发电机构包括质量弹簧系统和压电双晶片系统，压电双晶片系统处于质量弹簧系统的两侧端，所述质量弹簧系统包括质量块、弹簧、轨道管和轨道顶板，所述质量块处于轨道管内，轨道管架设在外壳上，所述质量块的左右两端各连接一个处于轨道管内的弹簧，弹簧外端正对所述轨道顶板，轨道顶板至少局部套在所述轨道管上以规定轨道顶板沿轨道管轴线移动，所述轨道顶板处于轨道管的两端；所述压电双晶片系统包括支点柱、压电双晶片和电路连接头，所述压电双晶片以轨道管轴线为中心径向向外发散分布并处于所述轨道顶板的外侧，压电双晶片固定在所述支点柱上，支点柱固定在支架上，支架固定在外壳上，所述轨道顶板受弹簧压迫向外移动时推顶所述压电双晶片的一端，所述轨道顶板未受外力作用时所述轨道顶板与压电双晶片空隙以确保压电双晶片自由振动，所述压电双晶片的另一端与电路连接头固接，所述的压电双晶片在近电路连接头一端处设置支点，在支点处放置所述的支点柱与压电双晶片固接。

进一步的，所述轨道管内孔截面呈方形，所述质量块四面均装有与轨道管内壁匹配的导轮。上述轨道管和质量块的构造能够对质量块进行更好的导向。

进一步的，所述轨道顶板内侧端带有与所述轨道管匹配的内沿管，内沿管套接在所述轨道管上。内沿管套在轨道管上能够使轨道顶板沿轴线移动而不偏离。

进一步的，所述弹簧外端与轨道顶板连接，弹簧外端套接在缓冲柱体上，缓冲柱体采用弹性材料制成，缓冲柱体外端固定在所述轨道顶板上。上述缓冲柱体构成自动刹车装置，当作用极大的波浪时，缓冲柱体能防止质量块由于过大的惯性对结构造成冲击，极大的提高了结构的耐久性。