一种基于压电效应的海洋波浪能发电装置的制作方法

本发明属于海洋波浪能回收技术领域，具体涉及一种基于压电效应的海洋波浪能发电装置。

背景技术：

海洋能是人类开始研究较早的能源之一，人们对海洋能的开发从十八世纪末就已经开始，但与其他能源相比，海洋能环境恶劣，发展相对滞后。由于海洋面积占地球总面积的71％，而且海洋能是清洁的可再生能源，是取之不尽、用之不竭的清洁能源，所以各个国家都不断加大对海洋能的探索投入。随着科学技术的不断发展，许多国家特别是海洋能资源丰富的国家对海洋能开发的大力支持，海洋能的开发已有了突飞猛进的发展，我国从20世纪70年代开始也对海洋能发电进行研究且取得了一定的成绩。

海洋能虽然储量极其丰富，但由于目前收集技术成本昂贵和利用效率低下的制约，波浪能的利用一直得不到广泛的推广利用。如果能够得到合理利用，将极大改善我国的能源结构，缓解我国能源短缺问题，保证能源的可持续利用，同时波浪能是清洁无污染的可再生能源，波浪能的合理利用不仅可以解除经济快速发展受资源短缺的制约，也将会极大地改造我们居住的生活环境，提高人们的生活水平。

随着压电技术以及仪器智能化的发展，利用压电材料的正压电效应将机械能转化为电能效率越来越高，本发明将压电技术用于海洋能发电方向，设计一种简单方便的基于压电效应的海洋波浪能发电装置，提高海洋波浪能的利用效率。

技术实现要素：

本发明提出基于压电效应的海洋波浪能发电装置，该装置结构简单，实用性强，能够高效回收海洋波浪能，满足多数小型电子设备的用电需求，对节约资源和环境保护有着积极的作用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于压电效应的海洋波浪能发电装置，包括壳体、受波装置和至少一个发电装置；受波装置包括受波板、基座和中心轴，基座设置在壳体一端的内部，并与壳体固定连接，基座上开设有与中心轴相匹配的凹槽，中心轴设置在凹槽内，受波板的一端和中心轴固定连接，另一端穿过壳体的顶板伸到壳体的外部，受波板在海浪的作用下左右摆动，并带动中心轴在凹槽内转动；发电装置包括发电箱和压电振子，发电箱设置在壳体的内部并与壳体固定连接，压电振子包括转轴、压电薄片和负重块，若干个压电薄片围绕转轴均匀设置，压电薄片的一端与转轴固定连接，另一端连接有负重块，压电振子设置在发电箱内部，能够在发电箱内绕转轴转动，转轴的一端穿过发电箱的侧壁伸到发电箱的外部，转轴与发电箱的侧壁形成密封接触；中心轴和转轴通过传送链条传动。

进一步地，所述中心轴的两侧，在中心轴与凹槽之间均设置有复位弹簧夹。

进一步地，所述转轴上相邻的压电薄片之间的角度大于30°。

进一步地，所述受波板为中空结构，由轻质有机材料构成。

优选地，所述传送链条由耐腐蚀的金属材料制成。

优选地，所述壳体采由轻质合金制成。

优选地，所述发电箱由耐腐蚀的金属或有机材料制成。

进一步地，所述壳体的底板的边角处还对称设置有支撑柱，支撑柱的末端呈圆锥状。

进一步地，所述海洋波浪能发电装置内设置有6组发电装置，6组发电装置在壳体内部分成2行设置，每行3组。

本发明是一种基于压电效应的海洋波浪能发电装置，整个装置通过基座固定在浅海，波浪涌动时，受波板前后摆动，驱动中心轴转动，而传送链条则将中心轴的转动传递到发电装置的转轴，转轴的转动带动压电薄片的运动，而负重块由于惯性的作用会与压电薄片产生相对位移，也就使得压电薄片产生了振动，压电薄片通过压电效应在薄片上下表面产生电荷，多个压电部分同时产生电荷经过调理电路后可实现对电能的储存或者直接为小功率电子设备供电。与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的装置能够将波浪能通过链条直接传递给压电发电装置，实现海洋波浪能的高效回收，能够满足多数小型电子设备的用电需求，对节约资源和环境保护有着积极的作用；

(2)本发明的装置内部可按照需求安装多个压电发电装置，可拓展性强，多个压电部分同时工作，能够大大提高能量的回收效率；

(3)本装置的压电振子密封设置在发电箱内，能够防止受到海水的腐蚀，大大提高了装置的使用寿命；

(4)本发明的装置结构简单，实用性强，重量轻成本低廉，安装便捷。

附图说明

图1为本发明整体结构以及部分剖视图；

图2为本发明的主视图；

图3为发电装置的结构示意图；

图4为压电振子的结构示意图；

上述图中：1-壳体；2-受波装置；21-受波板；22-基座；23-中心轴；3-发电装置；31-发电箱；32-压电振子；321-转轴；322-压电薄片；323-负重块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和2所示，本发明的基于压电效应的海洋波浪能发电装置，包括壳体1、受波装置2和6组发电装置3，壳体1整体呈长方体状，内部中空，受波装置2和发电装置3均设置在壳体1的内部，并且壳体1采由铝合金制成，成本低廉，重量轻，保证了该装置的整体轻便性。壳体1的底板的4个端角处设置支撑柱5，支撑柱的上端为圆柱状，从支撑柱5中端向末端，支撑柱5的直径逐渐减小，这样支撑柱5的末端呈圆锥状，这样的设计是为了方便将整个装置固定在浅海海底区域。

如图2所示，受波装置2包括受波板21、基座22和中心轴23，基座22设置在壳体1一端的内部，并与壳体1连接固定，基座22上开设有与中心轴23相匹配的凹槽，中心轴23设置在凹槽内，中心轴23能够在凹槽内转动。受波板21整体呈t字状，为中空结构，由轻质有机材料构成，该结构的受波板21整体重量轻，更易能够随波浪摆动，进而提高波浪能的转化效率。t字状的受波板21的下端和中心轴22固定连接，连接时，受波板21的宽度方向平行于中心轴23的轴线方向设置，t字状的受波板21能够提高与波浪的接触面积。对应中心轴23设置的位置，壳体1的顶板上设置有通孔，通孔整体呈矩形，受波板21上端穿过通孔伸到壳体1的外部，矩形通孔沿受波板21的厚度方向的边长大于受波板21的厚度，这样的设置能够允许受波板21在海浪的作用下左右摆动，进而驱动中心轴23在凹槽内转动，并且通孔的两个侧边还能够对受波板21左右摆动时起到的限位作用。中心轴23的两侧，在中心轴23与凹槽之间均设置有复位弹簧夹，每侧设置3组，能够保证受波板21在无波浪时返回竖直状态。

如图3所示，发电装置3在壳体1内共设置6组，6组发电装置组成2*3的阵列，发电装置3包括发电箱31和压电振子32，发电箱31为中空的正方体，由不锈钢制成，设置在壳体1的内部并与壳体1固定连接，如图4所示，压电振子32包括转轴321、压电薄片322和负重块323。压电薄片322为压电材料制成的薄片结构，压电薄片322的规格为，长度为600mm，宽度为100mm，厚度为1mm。在本实施例中，一个压电振子32内设置10个压电薄片，10个压电薄片322围绕转轴321周向均匀设置，这样能够保证转轴321上相邻的压电薄片322之间的角度大于30°，避免相邻的压电薄片322之间相互干涉。压电薄片322的一端与转轴321固定连接，另一端粘接有铅质负重块323。压电振子32设置在发电箱31内部，能够在发电箱31内绕转轴321转动，转轴321的一端穿过发电箱31的侧壁伸到发电箱31的外部，转轴321与发电箱31的侧壁形成密封接触，以免海水进入到发电箱31，影响发电。中心轴23和转轴321通过传送链条4传动，传送链条4由不锈钢材料制成，避免与海水接触锈蚀。

本发明整个装置通过支撑柱5固定在浅海海底区域，当波浪涌动时，受波板21随着波浪前后来回摆动，带动中心轴23转动，而传送链条4则将中心轴23的转动传递给转轴321，带动转轴321转动，转轴321的转动带动压电薄片322的运动，而负重块323由于惯性的作用会与压电薄片322产生相对位移，也就使得压电薄片322产生了来回的振动，压电薄片322通过压电效应在薄片上下表面产生几十伏的电压，六组发电装置3同时产生电荷经过调理电路后可实现对电能的储存或者直接为小功率电子设备供电。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。