本發(fā)明主要涉及發(fā)電機(jī)的，具體涉及一種雙球嵌套式水波能量收集裝置。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)今世界，能源需求不斷增長，化石燃料的使用已導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境問題和資源枯竭。尋找可持續(xù)、清潔的能源來源成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。藍(lán)色能源，即海洋能，包括潮汐能、波浪能、海流能等，被認(rèn)為是具有巨大潛力的清潔能源之一。藍(lán)色能源利用海洋中的水動(dòng)力、溫差、鹽差等進(jìn)行發(fā)電，具有可再生、污染小、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)。2012年，王中林院士發(fā)明了將微小機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的摩擦納米發(fā)電機(jī)(teng)，將其定義為“新時(shí)代的能源”，并將長遠(yuǎn)目標(biāo)定為收集海浪能量，實(shí)現(xiàn)人類夢(mèng)寐以求的“藍(lán)色能源”。摩擦起電現(xiàn)象最早在公元前6世紀(jì)被記錄下來，經(jīng)過2000多年的發(fā)展和應(yīng)用，這一現(xiàn)象在teng技術(shù)中得到了新的重視和利用。摩擦納米發(fā)電機(jī)(teng)是一種新型的能量收集技術(shù)，通過摩擦電效應(yīng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。teng具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、能量轉(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn)，特別適用于低頻、低幅的機(jī)械能量收集。

2、利用海洋能源是當(dāng)前能源研究的前沿方向。海洋波浪能作為一種高能量密度、普遍存在的資源，具有巨大的開發(fā)潛力。然而，傳統(tǒng)的海洋波浪能開發(fā)技術(shù)面臨著高成本和低經(jīng)濟(jì)效益的挑戰(zhàn)，限制了其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。摩擦納米發(fā)電機(jī)通過摩擦起電和靜電感應(yīng)的耦合將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，與現(xiàn)有的其他發(fā)電技術(shù)不同，使海浪能的收集成為可能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明主要提供了一種雙球嵌套式水波能量收集裝置用以解決上述背景技術(shù)中提出的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為：

3、一種雙球嵌套式水波能量收集裝置，包括浮子球殼，所述浮子球殼的內(nèi)部設(shè)有電極球，所述電極球的內(nèi)部設(shè)有弧面球，所述浮子球殼和電極球均為中空結(jié)構(gòu)，所述弧面球?yàn)閷?shí)心結(jié)構(gòu)；

4、所述浮子球殼的內(nèi)部連接有多個(gè)電極，所述電極的一端連接有銅片，所述銅片與導(dǎo)線相連接，所述導(dǎo)線與整流橋相連接；

5、所述電極球和弧面球的材質(zhì)均為ptfe材料。

6、進(jìn)一步的，所述電極為海綿eva膠帶，所述電極與浮子球殼的內(nèi)壁相粘接。

7、進(jìn)一步的，所述電極球和弧面球的外表面均設(shè)有鋁薄膜。

8、進(jìn)一步的，所述弧面球通過3d打印形成。

9、進(jìn)一步的，所述浮子球殼包括上球殼以及與上球殼相連接的下球殼，所述下球殼的內(nèi)表面連接有凸環(huán)，所述凸環(huán)的外環(huán)表面粘接有雙面膠帶，所述凸環(huán)通過雙面膠帶與上球殼相連接。

10、進(jìn)一步的，所述凸環(huán)通過超聲波焊接于所述下球殼的內(nèi)部。

11、進(jìn)一步的，所述凸環(huán)的內(nèi)環(huán)頂端焊接有環(huán)形負(fù)壓管，所述環(huán)形負(fù)壓管的外表面連接有多個(gè)負(fù)壓頭，所述負(fù)壓頭貫穿所述凸環(huán)設(shè)置，多個(gè)所述負(fù)壓頭呈圓周陣列設(shè)置。

12、進(jìn)一步的，所述環(huán)形負(fù)壓管的一端連接有軟管，所述軟管的一端貫穿所述浮子球殼。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

14、本發(fā)明采用接觸-分離式發(fā)電模式。其結(jié)構(gòu)包含球殼、內(nèi)外摩擦起電小球。雙球嵌套式發(fā)電機(jī)放置于水波上，會(huì)在其平衡點(diǎn)附近發(fā)生以垂蕩、涌浪和橫搖為主的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致其與內(nèi)部自由起電小球相對(duì)位置發(fā)生改變。由于起電小球和附著于發(fā)電機(jī)內(nèi)表面的金屬電極材料具有不同的極性(即對(duì)電子具有不同的束縛能力)，二者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(接觸、碰撞及滾動(dòng)會(huì)使它們帶上異種摩擦電荷，并且在靜電感應(yīng)作用下，起電小球會(huì)使得兩電極間產(chǎn)生電勢(shì)差，這將驅(qū)動(dòng)兩電極上的摩擦電荷通過外電路發(fā)生定向移動(dòng)，以平衡電勢(shì)差的變化，從而實(shí)現(xiàn)波浪能到電能的控制，通過該方式，增加了接觸面積和頻率，提高了電能轉(zhuǎn)換效率，還通過優(yōu)化材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高了裝置的耐用性和穩(wěn)定性。外球殼采用高強(qiáng)度、耐腐蝕材料，確保在惡劣海洋環(huán)境中長期運(yùn)行。內(nèi)球殼表面進(jìn)行了特殊處理，增強(qiáng)了摩擦效應(yīng)和電荷轉(zhuǎn)移效率。此外，通過合理設(shè)計(jì)彈性連接和軟接觸部件，進(jìn)一步提升了裝置在低頻機(jī)械能量環(huán)境下的工作性能。

15、以下將結(jié)合附圖與具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的解釋說明。

技術(shù)特征：

1.一種雙球嵌套式水波能量收集裝置，包括浮子球殼(10)，其特征在于，所述浮子球殼(10)的內(nèi)部設(shè)有電極球(20)，所述電極球(20)的內(nèi)部設(shè)有弧面球(30)，所述浮子球殼(10)和電極球(20)均為中空結(jié)構(gòu)，所述弧面球(30)為實(shí)心結(jié)構(gòu)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙球嵌套式水波能量收集裝置，其特征在于，所述電極(11)為海綿eva膠帶，所述電極(11)與浮子球殼(10)的內(nèi)壁相粘接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙球嵌套式水波能量收集裝置，其特征在于，所述電極球(20)和弧面球(30)的外表面均設(shè)有鋁薄膜。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙球嵌套式水波能量收集裝置，其特征在于，所述弧面球(30)通過3d打印形成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙球嵌套式水波能量收集裝置，其特征在于，所述浮子球殼(10)包括上球殼(18)以及與上球殼(18)相連接的下球殼(19)，所述下球殼(19)的內(nèi)表面連接有凸環(huán)(13)，所述凸環(huán)(13)的外環(huán)表面粘接有雙面膠帶(14)，所述凸環(huán)(13)通過雙面膠帶(14)與上球殼(18)相連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙球嵌套式水波能量收集裝置，其特征在于，所述凸環(huán)(13)通過超聲波焊接于所述下球殼(19)的內(nèi)部。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙球嵌套式水波能量收集裝置，其特征在于，所述凸環(huán)(13)的內(nèi)環(huán)頂端焊接有環(huán)形負(fù)壓管(15)，所述環(huán)形負(fù)壓管(15)的外表面連接有多個(gè)負(fù)壓頭(16)，所述負(fù)壓頭(16)貫穿所述凸環(huán)(13)設(shè)置，多個(gè)所述負(fù)壓頭(16)呈圓周陣列設(shè)置。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙球嵌套式水波能量收集裝置，其特征在于，所述環(huán)形負(fù)壓管(15)的一端連接有軟管(17)，所述軟管(17)的一端貫穿所述浮子球殼(10)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種雙球嵌套式水波能量收集裝置，包括浮子球殼，所述浮子球殼的內(nèi)部設(shè)有電極球，所述電極球的內(nèi)部設(shè)有弧面球，所述浮子球殼和電極球均為中空結(jié)構(gòu)，所述弧面球?yàn)閷?shí)心結(jié)構(gòu)；所述浮子球殼的內(nèi)部連接有多個(gè)電極，所述電極的一端連接有銅片，所述銅片與導(dǎo)線相連接，所述導(dǎo)線與整流橋相連接；所述電極球和弧面球的材質(zhì)均為PTFE材料。本發(fā)明增加了接觸面積和頻率，提高了電能轉(zhuǎn)換效率，還通過優(yōu)化材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高了裝置的耐用性和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：李夢(mèng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽信息工程學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26