本發(fā)明涉及波浪能發(fā)電，具體涉及基于壓電材料的波浪能發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

海洋被認(rèn)為是地球上最后的資源寶庫，也被稱作為能量之海。21世紀(jì)，海洋在為人類提供生存空間、食品、礦物、能源及水資源等方面將發(fā)揮重要作用。海洋能作為一種清潔、可再生的能源，對環(huán)境的影響甚微，海洋能利用不占用土地資源，全球的海洋可再生能源豐富，有非?？捎^的開収前景。

波浪能資源是未來能源的重要補(bǔ)充，特別是在解決海島的能源供應(yīng)上意義重大。目前的波浪能發(fā)電裝置的獲能效率較低，本項目中的波浪能發(fā)電裝置能適用于各種海浪面上，成本也相對較低，發(fā)展前景非?？捎^。

中國專利文獻(xiàn)（公開日：2016年06月22日，專利號cn201610265145.3）公開了一種波浪能發(fā)電裝置，本發(fā)明提供了一種非線性直驅(qū)浮子式波浪能發(fā)電裝置，此裝置由底座、浮子、感應(yīng)線圈、彈簧、儲電設(shè)備、第一磁鐵和第二磁鐵組成。浮子內(nèi)部包有第一磁鐵，感應(yīng)線圈套在第一磁鐵上與儲電設(shè)備相連接，第二磁鐵分布在第一磁鐵的四周并與彈簧相連接，彈簧則與底座固定住。將該發(fā)電裝置置于海中，波浪帶動浮子上下移動，進(jìn)而帶動第一磁鐵上下移動。使感應(yīng)線圈切割第一磁鐵產(chǎn)生的磁場線，實現(xiàn)了利用波浪能發(fā)電的功能。位于第一磁鐵四周的第二磁鐵和第一磁鐵產(chǎn)生的磁力與能量輸出系統(tǒng)中彈簧產(chǎn)生的彈力相互作用，使系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)剛度，提高振動能量，使能量輸出系統(tǒng)勢能阱呈現(xiàn)雙井特性提高能量捕獲效率，特別是低頻時的能量效率捕獲。

上述技術(shù)方案缺點在于：整個裝置在質(zhì)量與浮力方面沒有嚴(yán)格考慮，并且在風(fēng)浪較大的海域無法保證裝置的平衡。在發(fā)電量方面磁感線切割產(chǎn)生的電流是取決于線圈的匝數(shù)、磁場強(qiáng)度和切割速度e=blv前二者是保持不變的，但在切割速度這塊完全取決于波浪大小，這導(dǎo)致整個裝置發(fā)電量低下，無法提供穩(wěn)定連續(xù)的電能，并且整個裝置不方便組裝和日后的維護(hù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明在上述技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了基于壓電材料的波浪能發(fā)電裝置，通過其表面的褶皺設(shè)計增加壓電材料的接觸面積提高波浪能的利用效率，整體設(shè)計簡單易于制作與日后維修更換。通過在儲能裝置上設(shè)置保護(hù)接入端的防護(hù)罩，從而保護(hù)電纜接頭，提高使用壽命，通過將樁腿分段設(shè)計，使得樁腿具有更強(qiáng)的牢固性和更長的使用壽命。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：基于壓電材料的波浪能發(fā)電裝置，包括可浮在水面的發(fā)電單元，發(fā)電單元的兩端具有保護(hù)殼，保護(hù)殼內(nèi)設(shè)置電能輸出接頭，保護(hù)殼上具有通孔，電纜穿過所述通孔連接輸出接頭且該電纜與所述的保護(hù)殼水密封配合，電纜的另一端連接儲能裝置，

所述發(fā)電單元呈管狀，包括外壓電材料層、內(nèi)壓電材料層以及設(shè)置在所述內(nèi)、外壓電材料層之間的電極層，電極層和內(nèi)側(cè)壓電材料層之間設(shè)置能量傳輸帶，能量傳輸帶兩端分別連接兩個輸出接頭。

作為上述方案的優(yōu)選，儲能裝置固定在設(shè)置于水體底的樁腿上，且該樁腿的上端露出水體，儲能裝置上具有電能接入端，電能接入端位于設(shè)置在儲能裝置上的防護(hù)罩內(nèi)，

樁腿包括管狀結(jié)構(gòu)的上段樁腿、下段樁腿以及將上段樁腿和下段樁腿固定連接形成樁腿的中間法蘭盤，中間法蘭盤上具有若干個通孔，通孔的兩端分別連通上段樁腿和下段樁腿，儲能裝置固定在上段樁腿上端。

作為上述方案的優(yōu)選，儲能裝置包括殼體以及位于殼體內(nèi)的若干個蓄電池。

作為上述方案的優(yōu)選，外壓電材料層和內(nèi)壓電材料層均由16層壓電材料疊加制成。

作為上述方案的優(yōu)選，電極層由8層電極材料疊加制成。

本發(fā)明的有益效果是：通過其表面的褶皺設(shè)計增加壓電材料的接觸面積提高波浪能的利用效率，整體設(shè)計簡單易于制作與日后維修更換。通過在儲能裝置上設(shè)置保護(hù)接入端的防護(hù)罩，從而保護(hù)電纜接頭，提高使用壽命，通過將樁腿分段設(shè)計，使得樁腿具有更強(qiáng)的牢固性和更長的使用壽命。

附圖說明

圖1是外壓電材料層、內(nèi)壓電材料層、電極層的配合示意圖；

圖2是發(fā)電單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是樁腿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4中間法蘭盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步描述。

如圖1-4所示，基于壓電材料的波浪能發(fā)電裝置，包括可浮在水面的發(fā)電單元，發(fā)電單元的兩端具有保護(hù)殼，保護(hù)殼內(nèi)設(shè)置電能輸出接頭，保護(hù)殼5上具有通孔，電纜8穿過所述通孔連接輸出接頭且該電纜與所述的保護(hù)殼水密封配合，電纜的另一端連接儲能裝置，

所述發(fā)電單元呈兩端變小的管狀或繭狀，具體包括外壓電材料層1、內(nèi)壓電材料層2以及設(shè)置在所述內(nèi)、外壓電材料層之間的電極層3，電極層和內(nèi)側(cè)壓電材料層之間設(shè)置能量傳輸帶4，能量傳輸帶兩端分別連接兩個輸出接頭7。

其中，外壓電材料層、內(nèi)壓電材料層、電極層均呈褶皺狀，且外壓電材料層外表面涂防腐材料層。

其中，能量傳輸帶經(jīng)設(shè)置在其兩端的能量穩(wěn)定裝置6后連接至輸出接頭，能量傳輸帶有多根，每根匹配兩個能量穩(wěn)定裝置6。

儲能裝置固定在設(shè)置于水體底的樁腿上，且該樁腿的上端露出水體，儲能裝置上具有電能接入端，電能接入端位于設(shè)置在儲能裝置上的防護(hù)罩內(nèi)，

樁腿包括管狀結(jié)構(gòu)的上段樁腿9、下段樁腿11以及將上段樁腿和下段樁腿固定連接形成樁腿的中間法蘭盤10，中間法蘭盤上具有若干個通孔12，通孔的兩端分別連通上段樁腿和下段樁腿，儲能裝置固定在上段樁腿上端。

儲能裝置包括殼體以及位于殼體內(nèi)的若干個蓄電池。

外壓電材料層和內(nèi)壓電材料層均由16層壓電材料疊加制成。

電極層由8層電極材料疊加制成。

此外，發(fā)電單元可以有多個，相鄰兩個之間通過萬向節(jié)連接即可。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或?qū)ζ渲胁糠旨夹g(shù)特征進(jìn)行等同替換，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了基于壓電材料的波浪能發(fā)電裝置，包括可浮在水面的發(fā)電單元，發(fā)電單元的兩端具有保護(hù)殼，保護(hù)殼內(nèi)設(shè)置電能輸出接頭，保護(hù)殼上具有通孔，電纜穿過所述通孔連接輸出接頭且該電纜與所述的保護(hù)殼水密封配合，電纜的另一端連接儲能裝置，所述發(fā)電單元包括外壓電材料層、內(nèi)壓電材料層以及能量傳輸帶，能量傳輸帶兩端分別連接兩個輸出接頭。通過其表面的褶皺設(shè)計增加壓電材料的接觸面積提高波浪能的利用效率，整體設(shè)計簡單易于制作與日后維修更換。通過在儲能裝置上設(shè)置保護(hù)接入端的防護(hù)罩，從而保護(hù)電纜接頭，提高使用壽命，通過將樁腿分段設(shè)計，使得樁腿具有更強(qiáng)的牢固性和更長的使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：梁勇;王樂;江旺健;方舟;丁俞凱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：嘉興南洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.08.11
技術(shù)公布日：2017.10.24