專利名稱：一種波浪壓電發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的一種波浪壓電發(fā)電裝置屬于波浪發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，能夠有效的將波浪能轉(zhuǎn)化成電能。
背景技術(shù)：
能源問題是每個國家都十分關(guān)注的問題，海洋資源豐富，如何有效利用可再生的海洋資源，顯得十分重要。我國是海洋大國，沿海地區(qū)有著遼闊的海域和眾多的海島可以利用，波浪能資源非常豐富。其中，波浪能的利用也有很長的歷史，最早可以追溯到18世紀(jì)，1799年法國人取得世界上第一個波浪發(fā)電專利。1910年法國人試制了世界上第一個波浪發(fā)電裝置，IkW垂直固定式的空氣透平波浪發(fā)電機(jī)。20世紀(jì)70年代初英國在新能源計劃中把海洋波浪能列為首位，1975年能源部成立波能開發(fā)委員會，到1980年累積投入上千萬英鎊，由實(shí)驗室對20多種波浪能轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行研究，篩選出幾種大規(guī)模波浪發(fā)電方案，例如索爾特點(diǎn)頭鴨式、科克里爾筏式、海蛘式、整流器式、振蕩水柱式等。至今為止全 世界已研制成功幾百種不同波浪發(fā)電裝置，主要可歸納為四類:一是浮力式，利用海面浮體受波浪上下顛簸引起的運(yùn)動，通過機(jī)械傳動帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電；二是液壓方式，即利用波浪發(fā)電裝置的上下擺動或轉(zhuǎn)動，帶動液壓馬達(dá)，產(chǎn)生高壓水流，推動渦輪發(fā)電機(jī)；三是波浪整流方式，該裝置由高、低水位區(qū)及不可逆閥門組成，當(dāng)該裝置處于浪峰時，海水由閥門進(jìn)入高水位區(qū):當(dāng)它處于波谷時，高水位區(qū)的水流向低水位區(qū)，再流回海里，這種裝置就是利用兩水位之間的水流推動水型水輪發(fā)電機(jī)工作；四是空氣氣輪機(jī)方式，利用波浪的上下運(yùn)動，產(chǎn)生空氣流，以推動空氣氣輪機(jī)發(fā)電。隨著人們對壓電電源的認(rèn)識，壓電發(fā)電技術(shù)近年來得到了快速的發(fā)展，壓電電源是一種新型的綠色能源，壓電發(fā)電是利用壓電材料的正壓電效應(yīng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，為一些機(jī)電系統(tǒng)提供電源。正因為正壓電效應(yīng)是晶體由于機(jī)械應(yīng)力的作用而使其介質(zhì)化，從而使材料表面產(chǎn)生剩余電荷，海浪能以海洋表面波浪蘊(yùn)含的動能和勢能形式存在，波浪形成時水質(zhì)點(diǎn)作震蕩和位移運(yùn)動產(chǎn)生向上間歇浮力。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題正是提供一種能夠?qū)弘娦?yīng)應(yīng)用于波浪發(fā)電的裝置。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)手段是:一種波浪壓電發(fā)電裝置，包括:浮體，固定于所述浮體內(nèi)的支撐板，滑動支撐于所述支撐板上的拉桿，固定在所述拉桿上的受力板，設(shè)置于所述受力板與支撐板之間的復(fù)位彈簧，連接在所述受力板上的施力塊，固定在所述支撐板上的與施力塊對應(yīng)的壓電材料；定位錨，錨索，所述錨索一端連接于定位錨、另一端穿過浮體而連接于所述拉桿。優(yōu)選的，所述浮體為球形或者橢球形。優(yōu)選的，所述浮體由上外殼與下外殼組合形成；所述支撐板包括固定在上外殼內(nèi)的上支撐板與固定在下外殼內(nèi)的下支撐板，所述拉桿滑動支撐在所述上支撐板與下支撐板上；所述受力板位于所述上支撐板與下支撐板之間；所述復(fù)位彈簧包括位于上支撐板與受力板之間的上復(fù)位彈簧，以及位于受力板與下支撐板之間的下復(fù)位彈簧。優(yōu)選的，所述受力板上固定有支架，所述支架上轉(zhuǎn)動連接有杠桿，所述杠桿的一端與受力板活動連接、另一端安裝有所述施力塊。優(yōu)選的，所述支架、杠桿、施力塊以及壓電材料為圍繞拉桿均勻分布的多個；所述上支撐板底部與下支撐板頂部分別固定有壓電材料。優(yōu)選的，該發(fā)電裝置還包括整流儲能電路。本壓電發(fā)電裝置使用的是非發(fā)電機(jī)發(fā)電的裝置，體積大大減小，大大減輕了發(fā)電裝置的重量，具有結(jié)構(gòu)簡單，能量利用率高，操作方便等特點(diǎn)。沒有復(fù)雜的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，降低自身能量損耗，提高整體能量轉(zhuǎn)換效率，面向微功耗電子設(shè)備，可采用分布式高密度投放于海洋和灘涂，可應(yīng)用于不同類型的電力供應(yīng)系統(tǒng)，如航標(biāo)燈電源、船舶電力供應(yīng)、海洋沿岸養(yǎng)殖業(yè)、偏遠(yuǎn)島嶼供電等。

通過附圖中所示的本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本實(shí)用新型的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本實(shí)用新型的主旨。圖1為一種波浪壓電發(fā)電裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為發(fā)電裝置的主體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對 本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明:本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。參見圖1、圖2所示的一種波浪壓電發(fā)電裝置，從整體上而言，它由上外殼101以及下外殼102組合形成的中空的浮體100，固定在所述上外殼101內(nèi)的上支撐板201，固定在所述下外殼102內(nèi)的下支撐板202，滑動支撐于所述上支撐板201與下支撐板202之間的拉桿13，固定在拉桿13上的受力板11，連接在受力板11上的施力塊6，以及固定在上支撐板201和下支撐板202上的與施力塊6對應(yīng)的壓電材料5’、5 ;定位錨4，錨索3，所述錨索3 —端連接于定位錨4、另一端穿過浮體100而連接于拉桿13。進(jìn)一步而言，所述浮體100的主體部分可以是球形或者橢球形外殼等。所述下外殼102可以放置耐磨環(huán)用于錨索3通過，錨索3 —端連接的定位錨4，定位錨4墜入海底固定，使浮體100不會漂走，錨索3的另一端連接拉桿13的一端用于拉伸拉桿13運(yùn)動。所述上支撐板201底部具有圍繞拉桿13均勻分布的六個所述壓電材料5’，下支撐板202頂部同樣具有均勻分布的六個壓電材料5 ;同時,有六個支架10均勻分布固定于下支撐板202上，支架10上轉(zhuǎn)動連接有杠桿7，所述杠桿7的一端通過銷釘9與受力板11活動連接、另一端安裝有上下兩個施力塊6用于對上下支撐板上的壓電材料施壓，杠桿7、施力塊6和壓電材料5都對應(yīng),壓電材料5受到壓力而產(chǎn)生電能。[0020]受力板11固定于拉桿13上，且位于上下支撐板201、202中間，受力板11上下分別具有上復(fù)位彈簧12以及下復(fù)位彈簧8，使受力板11處于平衡位置，同時彈簧的壓縮與伸長可以推動受力板11往復(fù)運(yùn)動，其中上復(fù)位彈簧12兩端分別固定于上支撐板201和受力板11，下復(fù)位彈簧8只固定一端于下支撐板202上。將該發(fā)電裝置放置于海洋當(dāng)中，浮體100漂浮于海面上，定位錨4固定于海底，當(dāng)波浪涌動時，波浪的波峰到波谷的垂直起伏運(yùn)動推動浮體100上下運(yùn)動，同時波浪的前后運(yùn)動也會推動浮體100的上下運(yùn)動。上述波浪壓電發(fā)電裝置的作用原理如下:當(dāng)浮體100受到浮力時，浮體100向上運(yùn)動，相當(dāng)于錨索3帶動拉桿13向下運(yùn)動，此時上復(fù)位彈簧12受到拉伸，下復(fù)位彈簧8受到壓縮，同時受力板11通過銷釘9帶動杠桿7 一端向下運(yùn)動，在固定于下支撐板202上的支架10的支撐作用下，施力塊6向上運(yùn)動，施力塊6完成對固定于上支撐板201上壓電材料5’的預(yù)定動作；當(dāng)浮力(即相當(dāng)于錨索拉力)小于復(fù)位彈簧的彈力時，此時浮體處于下降狀態(tài)，上復(fù)位彈簧12收縮，下復(fù)位彈簧8伸長作用于受力板11使其向上運(yùn)動，超過平衡位置時，受力板11向上運(yùn)動使得施力塊6向下運(yùn)動，施力塊6完成對下支撐板202的壓電材料5的預(yù)定動作；施力塊6停止，彈簧仍然作用，此時浮體100也將進(jìn)入下一個運(yùn)動周期，使得施力塊6不停地上下運(yùn)動完成對壓電材料5、5’的動作。浮體100上下運(yùn)動通過拉桿13、復(fù)位彈簧和杠桿7的規(guī)律的作用于壓電材料5,壓電材料5將機(jī)械振動的能量轉(zhuǎn)換成電能,借助與其相連的輔助整流儲能電路實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化，其中整流的作用是將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，即交流電的兩條線的極性是隨頻率交替變化的，接入二極管正極的那條線是正極時，二極管導(dǎo)通，電流通過。反之二極管則截止，電流通不過。這樣交流電通過二極管后，就變成了一個方向的有正負(fù)極的直流電，不過這個直流電是脈動的，不平穩(wěn)的，這時在二極管的輸出上接上電解電容，利用電容的充放電特性，電壓就平穩(wěn)了。通過電路將電能儲存起來，儲存的電能可用于對外供電。本實(shí)用新型雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng) 當(dāng)以本實(shí)用新型權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種波浪壓電發(fā)電裝置，其特征在于包括:浮體，固定于所述浮體內(nèi)的支撐板，滑動支撐于所述支撐板上的拉桿，固定在所述拉桿上的受力板，設(shè)置于所述受力板與支撐板之間的復(fù)位彈簧，連接在所述受力板上的施力塊，固定在所述支撐板上的與施力塊對應(yīng)的壓電材料；定位錨，錨索，所述錨索一端連接于定位錨、另一端穿過浮體而連接于所述拉桿。
2.如權(quán)利要求1所述的波浪壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述浮體為球形或者橢球形。
3.如權(quán)利要求1所述的波浪壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述浮體由上外殼與下外殼組合形成。
4.如權(quán)利要求3所述的波浪壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述支撐板包括固定在上外殼內(nèi)的上支撐板與固定在下外殼內(nèi)的下支撐板，所述拉桿滑動支撐在所述上支撐板與下支撐板上。
5.如權(quán)利要求4所述的波浪壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述受力板位于所述上支撐板與下支撐 板之間。
6.如權(quán)利要求5所述的波浪壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述復(fù)位彈簧包括位于上支撐板與受力板之間的上復(fù)位彈簧，以及位于受力板與下支撐板之間的下復(fù)位彈簧。
7.如權(quán)利要求1所述的波浪壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述受力板上固定有支架，所述支架上轉(zhuǎn)動連接有杠桿，所述杠桿的一端與受力板活動連接、另一端安裝有所述施力塊。
8.如權(quán)利要求7所述的波浪壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述支架、杠桿、施力塊以及壓電材料為圍繞拉桿均勻分布的多個。
9.如權(quán)利要求5所述的波浪壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述上支撐板底部與下支撐板頂部分別固定有壓電材料。
10.如權(quán)利要求1所述的波浪壓電發(fā)電裝置，其特征在于:該發(fā)電裝置還包括整流儲能電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種波浪壓電發(fā)電裝置，其包括浮體，固定在所述浮體內(nèi)的支撐板，滑動支撐于所述支撐板上的拉桿，固定在所述拉桿上的受力板，設(shè)置于所述受力板與支撐板之間的復(fù)位彈簧，連接在所述受力板上的施力塊，固定在所述支撐板上的與施力塊對應(yīng)的壓電材料；定位錨，錨索，所述錨索一端連接于定位錨、另一端穿過浮體而連接于所述拉桿。本裝置使用的是非發(fā)電機(jī)發(fā)電的裝置，體積大大減小，大大減輕了發(fā)電裝置的重量，具有結(jié)構(gòu)簡單，能量利用率高，操作方便等特點(diǎn)，面向微功耗電子設(shè)備，可采用分布式高密度投放于海洋和灘涂，應(yīng)用于各種不同類型的電力供應(yīng)系統(tǒng)。
文檔編號H02N2/18GK203135752SQ20132011759
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者張克松, 傅曉錦, 解得官, 方祥明 申請人:上海電機(jī)學(xué)院