利用压电材料进行波浪能发电的防波堤结构的制作方法

本发明涉及波浪能发电领域，特别涉及一种利用压电材料进行波浪能发电的防波堤结构。

背景技术：

我国海岸线总长度3.2万公里，其中大陆海岸线1.8万公里，岛屿海岸线1.4万公里，为世界上海岸线最长的国家，随着海外人工岛的发展，我国海岸线将不断延长，拥有庞大的沿岸波浪能开发潜能。某些远离大陆的孤岛受输电距离与发电方式的限制，岛上用电紧张，另一方面，波浪能能量密度是风能的4-30倍，因而开发沿岸波浪能发电拥有着光明前景并且势在必行。

目前防波堤式波浪能发电装置主要分为三类，第一类是振荡水柱式发电装置，通过在斜坡式防波堤内部设置气压室与涡轮发电机，利用波浪对气压室内空气进行压缩，再由空气压力推动涡轮发电机进行发电。该方法的防波堤式发电装置需要将波浪能先转换为空气动能，再转换为涡轮发电机的旋转动能，由涡轮发电机将动能转化为电能，其能量转换级数越多，能量损耗越大，同时需要预留一定的空间作为气压室，增加了防波堤的体积。第二类是摆板式发电装置，通过波浪力推动设置在防波堤上的摆板，从而带动摆板顶部的液压泵进行发电，然而该类发电装置存在摆板所需运转空间大，摆板大幅度运转降低装置使用寿命的问题。第三类是越浪式发电装置，波浪沿坡道越过顶部后进入防波堤内部的高位水库，然后水库中的水反流大海时带动水轮机进行发电，但该类发电装置需要在堤内预留蓄水水库，造成防波堤体积增大，而且大部分波浪击打岸堤后就已经产生能量损失，实际参与转换的能量减少，对发电性能有一定影响。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用压电材料进行波浪能发电的防波堤结构，从而克服现有防波提发电装置能量转换级数多、防波堤体积大的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用压电材料进行波浪能发电的防波堤结构，包括：防波提主体，呈倾斜设置，所述防波提主体的倾斜面上设有多个凹槽，所述凹槽内壁设有多片压电振子；以及活动挡板，其对应所述防波提主体的倾斜面设置，位于倾斜面的表面，所述活动挡板上设有多个凸起，所述凸起与所述凹槽一一对应设置，并向所述凹槽内延伸，所述凸起端部设有弹性件，所述凸起外表面设有多个与所述压电振子相对应的拨片；其中，所述活动挡板受到波浪撞击的状态下，活动挡板的凸起向所述凹槽内挤压，所述拨片拨动所述压电振子的自由端，所述压电振子两侧的压电薄膜进行往复拉、压运动后，在薄膜极化方向产生定向移动的电荷。

优选地，上述技术方案中，所述凸起内设有导向滑道，所述凹槽的底部设有导杆，所述导杆另一端向所述导向滑道内延伸。

优选地，上述技术方案中，所述弹性件套设于所述导杆上。

优选地，上述技术方案中，所述弹性件为弹簧。

优选地，上述技术方案中，所述压电振子为悬臂梁式压电发电振子。

优选地，上述技术方案中，多个所述压电振子设于所述凹槽的侧壁上。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明利用压电材料进行波浪能发电的防波堤结构，采用的活动挡板在对波浪进行缓冲的过程中对波浪能进行吸收，同时起到了降低波浪上涌高度的作用，提高了防波堤的“防波”功能，由于采用了悬臂梁式压电振子，活动挡板的运行空间较小，节省了防波堤体积，另一方面，发电装置固定在防波堤主体上，保证了发电机组运转的稳定性。采用压电发电技术，缩减了能量转换级数，直接将波浪动能转换为电能，减小了能量在转换过程中的损耗，提高了能量转换效率，而且利用活动挡板作为波浪能吸收装置，起到缓冲作用，减小了波浪上涌高度，提高了防波堤的“防波效果”。

(2)直接在防波堤斜坡面平行设置活动挡板，采用压电材料进行机械能转换为电能的发电方式，压电材料是一种受外力变形后，在极化方向产生电荷位移与电势差的材料，利用该材料所做的压电薄膜具有对振动敏感、体积小等优势。压电发电振子尺寸大大减小，装置无需额外预留较大的运行空间，节省了防波堤空间，提高了陆地空间使用率。

(3)使用的悬臂梁式压电振子具有将不定低频荷载转换为定频振动的优势，同时避免了荷载直接作用在压电薄膜上，有效保护了压电薄膜，延长发电装置使用寿命。

附图说明

图1是根据本发明的利用压电材料进行波浪能发电的防波堤结构的结构示意图。

图2是根据本发明的利用压电材料进行波浪能发电的防波堤结构中a处的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图2所示，根据本发明具体实施方式的一种利用压电材料进行波浪能发电的防波堤结构，包括防波提主体1和活动挡板2。

防波提主体1呈倾斜设置，防波提主体的倾斜面上设有多个凹槽11。凹槽11内壁的侧壁上设有多片压电振子；压电振子为悬臂梁式压电发电振子12。活动挡板2对应防波提主体1的倾斜面设置，位于防波提主体倾斜面的表面，活动挡板2上设有多个凸起21，凸起21与凹槽11一一对应设置，并向凹槽11内延伸。凸起21端部设有弹性件，优选地，弹性件为弹簧22。凸起21外表面设有多个与悬臂梁式压电发电振子12相对应的拨片23。

进行发电过程如下：活动挡板受到波浪撞击，活动挡板的凸起21向凹槽11内挤压，拨片23拨动悬臂梁式压电发电振子12的自由端，使压电振子产生自由振动，压电振子两侧的压电薄膜进行往复拉、压运动后，在薄膜极化方向产生定向移动的电荷，即产生电流。而活动挡板2继续前进将对活动挡板2与防波堤主体1间的恢复弹簧22进行压缩，同时将未参与转换的波浪能转换为势能进行储存，当弹簧22反向推动挡板2时，继续拨动压电振子，进行二次发电。

优选地，凸起21内设有导向滑道24，凹槽11的底部设有导杆13，导杆13另一端向导向滑道24内延伸。弹簧22套设于导杆13上。设有导杆13，活动挡板2的凸起21在活动过程中沿着导杆13往复移动，使得凸起21上的拨片23更为准确的拨动与其相互配合发电的悬臂梁式压电发电振子12。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种利用压电材料进行波浪能发电的防波堤结构，包括：防波提主体，呈倾斜设置，所述防波提主体的倾斜面上设有多个凹槽，所述凹槽内壁设有多片压电振子；以及活动挡板，其对应所述防波提主体的倾斜面设置，位于倾斜面的表面，所述活动挡板上设有多个凸起，所述凸起与所述凹槽一一对应设置，并向所述凹槽内延伸，所述凸起端部设有弹性件，所述凸起外表面设有多个与所述压电振子相对应的拨片。本发明的防波堤结构，采用压电发电技术，直接将波浪动能转换为电能，提高了能量转换效率，而且利用活动挡板作为波浪能吸收装置，起到缓冲作用，减小了波浪上涌高度。压电发电振子体积小，有效节省防波堤内空间，提高了防波堤后的陆地空间使用率。

技术研发人员：梅国雄;黄山;李双蓓;赵艳林;杨济铭
受保护的技术使用者：广西大学
技术研发日：2017.10.30
技术公布日：2018.04.20