一种浮标式介电弹性体波浪能发电机的制作方法

本实用新型涉及介电弹性体发电机技术领域，更具体的说是涉及一种浮标式介电弹性体波浪能发电机。

背景技术：

随着社会的发展，能源危机和环境问题日益严重，太阳能、风能、海洋能等重要的可再生清洁能源的研究备受关注。海洋能蕴藏量巨大，其中的波浪能因具有高能量密度、分布面广，利用方便等优点，成为各国未来能源战略的重要组成部分。介电弹性体(Dielectric elastomer，DE)是一种电活性的聚合物，在电场中可将电能转换为机械能，形状发生改变。相反，通过材料变形DE可将机械能转换为电能。传统的发电装置一般基于电磁感应原理，其复杂的机械结构容易在恶劣的工作环境下发生损坏。介电弹性体发电机(Dielectric Elastomer generator，DEG)发电原理是基于可变电容器发电机理，可通过发电循环将机械能转换为电能，具有柔顺性好、耐冲击、能量密度高、容易加工、噪音低等优点，十分符合波浪能发电装置的需要。

因此，如何提供一种利用介电弹性体来进行海洋能发电的装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种浮标式介电弹性体波浪能发电机，实现了利用介电弹性体来进行海洋能发电。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种浮标式介电弹性体波浪能发电机，包括：浮标、绝缘杆、防水外壳、金属内壳、多层叠堆式-介电弹性体转换装置、小弹簧、圆盘和大弹簧；

所述防水外壳包围住所述金属内壳；

所述多层叠堆式-介电弹性体转换装置安装于所述金属内壳内侧；所述小弹簧位于所述多层叠堆式-介电弹性体转换装置和所述圆盘之间，并固定于所述金属内壳内侧；

所述绝缘杆穿过所述防水外壳延伸至所述金属内壳内，并穿过所述多层叠堆式-介电弹性体转换装置与所述圆盘相连；其中，所述绝缘杆的顶部安装有所述浮标；

所述大弹簧一端与所述圆盘的底部相连，另一端与所述防水外壳内侧底部连接。

优选的，所述绝缘杆通过支撑装置与所述浮标连接。

优选的，所述小弹簧的数量为四条，且各个所述小弹簧的参数相同。

优选的，所述大弹簧一端与所述圆盘的底部中心处相连，另一端与所述防水外壳内侧的底部中心处连接。

优选的，所述多层叠堆式-介电弹性体转换装置包括：多个介电弹性体膜、柔性电极、偏置电源和蓄电池；

每个所述介电弹性体膜上下均涂覆有所述柔性电极，并且多个所述介电弹性体膜上下堆叠串联组成多层叠堆式-介电弹性体，所述多层叠堆式-介电弹性体一端与偏置电源相连，另一端与蓄电池相连。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种浮标式介电弹性体波浪能发电机，波浪从侧面拍打，由于受到锚系的作用，浮标随着波浪上下起伏，绝缘杆随着浮标上下运动，带动多层叠堆式-介电弹性体转换装置上下拉伸或收缩，产生直流电，将直流电充进蓄电池中，实现了利用介电弹性体来进行海洋能发电。

另外，大弹簧和小弹簧的设置保证了绝缘杆的行程在一定范围内，保证了多层叠堆式-介电弹性体转换装置工作在拉伸极限之内，延长了使用寿命。本实用新型采用了多层叠堆式-介电弹性体转换装置，大大提高了转换效率。

本实用新型无传统电磁或液压型波浪能发电机的刚性结构，大大减少了制造和维护成本，增强了在海洋中的耐用性和稳定性。同时结构简单，制作方便，成本低廉，能够在各种海况下稳定可靠工作，有利于提高对波浪能的开发和利用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种浮标式介电弹性体波浪能发电机的结构示意图一；

图2为本实用新型提供的一种浮标式介电弹性体波浪能发电机的结构示意图二；

图3为本实用新型提供的一种浮标式介电弹性体波浪能发电机的结构示意图三；

图4为本实用新型提供的多层叠堆式-介电弹性体转换装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见附图1-3，本实用新型实施例公开了一种浮标式介电弹性体波浪能发电机，具体包括：浮标1、绝缘杆3、防水外壳4、金属内壳5、多层叠堆式-介电弹性体转换装置6、小弹簧7、圆盘8和大弹簧9；其中，多层叠堆式-介电弹性体转换装置6、小弹簧7、圆盘8和大弹簧9均位于金属内壳5内；其中，小弹簧7固定在金属内壳5内侧的突出部位上。

防水外壳4包围住金属内壳5；

多层叠堆式-介电弹性体转换装置6安装于金属内壳5内侧；小弹簧7位于多层叠堆式-介电弹性体转换装置6和圆盘8之间，并固定于金属内壳5内侧；

绝缘杆3穿过防水外壳4延伸至金属内壳5内，并穿过多层叠堆式-介电弹性体转换装置6与圆盘8相连；其中，绝缘杆3的顶部安装有浮标1；

其中，需要说明的是，绝缘杆穿过防水外壳，并随着浮标上下移动。

大弹簧9一端与圆盘8的底部相连，另一端与防水外壳4内侧底部连接。

为了进一步优化上述技术方案，绝缘杆3通过支撑装置2与浮标1连接。

为了进一步优化上述技术方案，小弹簧7的数量为四条，且各个小弹簧7的参数相同。

为了进一步优化上述技术方案，大弹簧9一端与圆盘8的底部中心处相连，另一端与防水外壳4内侧的底部中心处连接。

绝缘杆随着浮标上下移动，带动圆盘上下移动压缩小弹簧和大弹簧，而小弹簧和大弹簧又保证了绝缘杆的行程在一定范围内。

参见附图4，为了进一步优化上述技术方案，多层叠堆式-介电弹性体转换装置6包括：多个介电弹性体膜11、柔性电极12、偏置电源和蓄电池；

每个介电弹性体膜11上下均涂覆有柔性电极12，并且多个介电弹性体膜11上下堆叠串联组成多层叠堆式-介电弹性体，多层叠堆式-介电弹性体一端与偏置电源相连，另一端与蓄电池相连。

其中，如附图4所示，VD连接偏置电源，V(t)连接蓄电池。

绝缘杆与多层叠堆式-介电弹性体转换装置连接，并随着绝缘杆运动，从而在上下拉伸收缩的过程中将机械能转化为电能，进行发电。

本实用新型中，防水外壳可以起到防止海水进入到金属内壳中的作用，从而避免损害其他部件。波浪从侧面拍打，由于受到锚系的作用，浮标随着波浪上下起伏，绝缘杆随着浮标上下运动，从而让连接着绝缘杆的多层叠堆式-介电弹性体转换装置上下拉伸或收缩，涂覆柔性电极的介电弹性体膜在偏置电源的作用下，反复拉伸压缩，产生直流点，并充进蓄电池中。

本实用新型使用了多层叠堆式的DEG，大大提高了转化效率。

本实用新型中无传统电磁或液压型波浪能发电机的刚性结构，大大减少了制造和维护成本，增强了在海洋中的耐用性和稳定性。同时结构简单，制作方便，成本低廉，能够在各种海况下稳定可靠工作，有利于提高对波浪能的开发和利用。

工作时，绝缘杆通过支承装置与浮标连接，浮标随着波浪上下起伏，与浮标连接着的绝缘杆上下运动，与绝缘杆连接的多层叠堆式-介电弹性体转换装置随之被拉伸或收缩。当拉伸时，多层叠堆式-介电弹性体转换装置中涂覆柔性电极的介电弹性体膜厚度减小，电容增加，此时偏置电源提供初始电荷，当收缩时，涂覆电极的介电弹性体膜厚度恢复，电容减小，电荷不变，电压升高，如此反复循环，将产生的直流电充入蓄电池中。

当波浪起伏过大时，绝缘杆随之产生大的上下运动行程，此时，四条小弹簧和大弹簧分别保护上、下行程在一定范围之中，从而使多层叠堆式-介电弹性体转换装置工作在拉伸极限之内，延长了使用寿命。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。