多段刚性变截面梁发电机及波浪发电机的制作方法

本发明涉及一种发电机，具体涉及一种多段刚性变截面梁发电机及波浪发电机。

背景技术：

当今社会，能源与环境问题已经成为人们越来越关注的问题，传统能源的使用已经严重威胁到人们的生存环境，因此，新能源的发展与应用应运而生。所谓新能源指的是尚未大规模开发利用的能源，其开发技术主要是在现代高科技基础上开发利用的可再生能源和清洁能源，其中包括开发太阳能、地热能、海洋能等能源。如今太阳能和地热能的运用都较多，但其受自然环境的影响较大，而海洋蕴含着丰富的能量，尚未得到更好的开发利用。海洋无时无刻都有波浪起伏，其中蕴含着丰富的能量且不像太阳能受天气因素的影响,然而现有技术开发波浪能发电成本高，其主要原因是所用的传统发电机能量转换密度不高。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种多段刚性变截面梁发电机及波浪发电机，解决现有技术中波浪发电成本高、转换效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种多段刚性变截面梁发电机，其包括

同轴设置的上、下固定基板；

多个上下同轴固定设置在上、下固定基板之间的获能部件，所述获能部件包括绕上、下固定基板的中心轴周向均匀分布设置的多个压电回弹梁，每一个所述压电回弹梁沿轴向延伸的梁体上均设有压电片，且每一个所述压电回弹梁的两端分别径向向内延伸有径向回弹梁；

设置在上下相邻获能部件之间的激励部件，所述激励部件包括绕上、下固定基板的中心轴周向均匀分布、且与压电回弹梁一一对应设置的多个激励球，所述激励球两端通过连接件与上下相邻压电回弹梁相对设置的径向回弹梁固定或铰接连接设置。

优选的，每一个所述压电回弹梁沿轴向延伸的梁体长度一致。

优选的，所述压电回弹梁的梁体内、外侧均设有压电片。

优选的，所述上、下固定基板上分别周向均匀设有与压电回弹梁一端的径向回弹梁一一对应设置的定位凹槽。

优选的，所述压电回弹梁包括多段轴向分布排列的子段回弹梁，每一个子段回弹梁的内、外侧均设有压电片，且相邻子段回弹梁之间通过径向向内弯曲回转的径向连接梁连接设置。

优选的，所述径向连接梁径向向内延伸的深度与径向回弹梁径向向内延伸的深度一致。

优选的，所述激励球沿其中心轴贯穿固定设置在一连接杆上，所述连接杆的两端分别与上下压电回弹梁靠近激励球一端的径向回弹梁的内延自由端垂直固定或铰接设置。

优选的，所述上、下固定基板的中心均设有导线连接孔，所述压电片的连接导线通过导线连接孔与压电回弹梁上的压电片电性连接设置。

一种波浪发电机，其包括浮体，所述浮体内竖直设置有权利要求1所述的多段刚性变截面梁发电机。

优选的，所述浮体包括浮筒和浮帽，所述浮帽直径大于浮筒直径，所述浮筒同轴设置在浮帽下端，且内部中空设置，所述浮筒的中空内腔中设有所述多段刚性变截面梁发电机。

本发明所述多段刚性变截面梁发电机及波浪发电机，其通过设置在上下相邻获能部件之间的激励球，使所述激励球在惯性的作用下，在多段刚性变截面梁发电机本体发生晃动时，发生与相邻上下获能部件之间的相对振动，从而通过连接件带动上下相邻获能部件的压电回弹梁发生内凹或外凸的弹性形变，进而同步带动设置在压电回弹梁梁体上的压电片发生形变，产生电能；所述激励球在压力回弹梁的恢复弹力下进行往复运动，连续带动压电片发生形变，持续高效的产生安全可靠的电流，应用上述多段刚性变截面梁发电机的波浪发电机结构简单，成本低廉，适于推广使用。

附图说明

图1是本发明所述多段刚性变截面梁发电机的整体结构示意图；

图2是本发明所述多段刚性变截面梁发电机中压电回弹梁的结构示意图；

图3是本发明所述多段刚性变截面梁发电机中固定基板的结构示意图；

图4是本发明所述多段刚性变截面梁发电机中激励部件的结构示意图；

图5是本发明所述波浪发电机的的外观结构示意图；

图6是本发明所述风力发电机的的外观结构示意图。

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，以下结合附图及实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的实施例提供一种多段刚性变截面梁发电机，其包括

同轴设置的上、下固定基板1；

多个上下同轴固定设置在上、下固定基板1之间的获能部件2，所述获能部件2包括绕上、下固定基板1的中心轴周向均匀分布设置的多个压电回弹梁21，每一个所述压电回弹梁21沿轴向延伸的梁体上均设有压电片213，且每一个所述压电回弹梁21的两端分别径向向内延伸有径向回弹梁211；

设置在上下相邻获能部件2之间的激励部件3，所述激励部件3包括绕上、下固定基板1的中心轴周向均匀分布设置、且与压电回弹梁21一一对应设置的多个激励球31，所述激励球31两端通过连接件32与上下相邻压电回弹梁21相对设置的径向回弹梁211固定或铰接连接设置。

通过设置在上下相邻获能部件2之间的激励球31，使所述激励球31在惯性的作用下，在多段刚性变截面梁发电机本体发生晃动时，发生与相邻上下获能部件2之间的相对振动，从而通过连接件32带动上下相邻获能部件2的压电回弹梁21发生内凹或外凸的弹性形变，进而同步带动设置在压电回弹梁21梁体上的压电片213发生形变，产生电能；同时激励球31在压力回弹梁的恢复弹力下进行往复运动，持续带动压电片213发生形变，持续高效的产生安全可靠的电流。

实施例1：

为了解决现有技术中波浪发电成本高、转换效率低的技术问题。本发明的实施例1提供一种多段刚性变截面梁发电机，如图1至图4所示，其包括同轴设置的上、下固定基板1；和多个上下同轴固定设置在上、下固定基板1之间的获能部件2；以及设置在上下相邻获能部件2之间的激励部件3。

其中，如图4所示，所述激励部件3包括绕上、下固定基板1的中心轴周向均匀分布设置的多个激励球31，所述激励球31选择质量较大的球体，例如钢球，由于激励球31的质量较大，因此其惯性较大，冲击力也较大。当多段刚性变截面梁发电机整体发生上下晃动时，所述激励球31在惯性的作用下，与相邻上下获能部件2发生相对振动。具体的，所述激励球31沿其中心轴贯穿固定设置在一连接杆上，所述连接杆的两端分别与上下获能部件2固定或铰接设置。

所述获能部件2包括分别绕上、下固定基板1的中心轴周向均匀分布设置、且与激励球31一一对应设置的多个压电回弹梁21，且每一个所述压电回弹梁21沿轴向延伸的梁体长度一致。所述压电回弹梁21采用具有一定回弹力的材料制成，例如弹簧钢，因此，在所述压力回弹梁在受力弯折后会自动回弹至初始状态。如图2所示，所述压电回弹梁21的两端分别径向向内延伸有径向回弹梁211，其一端径向回弹梁211与固定基板1固定连接设置，另一端径向回弹梁211的内延自由端与连接杆的一端垂直固定或铰接设置，具体的，所述径向回弹梁211的内延自由端设有一圆孔215，所述连接杆的一端固定或铰接设置在所述圆孔215中；在激励球31产生与多段刚性变截面梁发电机本体发生相对上下晃动时，所述激励球31通过连接杆抵接靠近激励球31一端设置的径向回弹梁211发生形变，进而带动上、下压电回弹梁21发生上下往复形变。

每一个所述压电回弹梁21沿轴向延伸的梁体上均设有压电片213，当压力回弹梁在受力弯折时，所述压电片213亦同步弯折从而产生电流。为提高电流的产生效率，如图2所示，所述压电回弹梁21包括多段轴向分布排列的子段回弹梁212，每一个子段回弹梁212的内侧和/或外侧均设有压电片213，且相邻子段回弹梁212之间通过径向向内弯曲回转的径向连接梁214连接设置，所述径向连接梁214径向向内延伸的深度与径向回弹梁211径向向内延伸的深度一致，且每一段梁都是采用刚性连接，保证径向回弹梁211连接端的弯矩可以大小不变的传递给每一段子段回弹梁212，进而保证了激励球31在上下振动的过程中，所有压电片213同步发电。当激励球31通过连接杆抵接靠近激励球31一端设置的径向回弹梁211发生形变时，由于压电回弹梁21的另一端与固定基板1固定连接设置，因此，在固定基板1与激励球31的相互抵接或相互反向拉伸的作用力下，所述径向回弹梁211与径向连接梁214的内延自由端之间、相邻的径向连接梁214的内延自由端之间均发生相对靠近或相对远离的形变，从而带动子段回弹梁212发生内凹或外凸的弹性形变，进而使设置在子段回弹梁212的内侧和/或外侧的压电片213在与子段回弹梁212同步发生形变的过程中产生电能。

具体的，当多段刚性变截面梁发电机发生上下晃动时，所述激励球31在惯性的作用下，与相邻上下获能部件2发生相对振动。当激励球31向上振动时，带动所述连接杆向上抵接上部压电回弹梁21的径向回弹梁211，并通过连接杆带动向上拉动下部压电回弹梁21的径向回弹梁211，其中，上部压电回弹梁21在固定基板1与激励球31的相互抵接作用力下，其径向回弹梁211与径向连接梁214的内延自由端之间、相邻的径向连接梁214的内延自由端之间均发生相对靠近的形变，从而带动子段回弹梁212发生外凸的弹性形变，进而使设置在子段回弹梁212的内、外侧的压电片213在与子段回弹梁212同步发生形变的过程中产生电能；下部压电回弹梁21在固定基板1与激励球31的相互反向拉伸作用力下，其径向回弹梁211与径向连接梁214的内延自由端之间、相邻的径向连接梁214的内延自由端之间均发生相对远离的形变，从而带动子段回弹梁212发生内凹的弹性形变，进而使设置在子段回弹梁212的内、外侧的压电片213在与子段回弹梁212同步发生形变的过程中产生电能。

当激励球31在重力和弹性回弹力的作用下向下振动时，带动所述连接杆向下抵接下部压电回弹梁21的径向回弹梁211，并通过连接杆带动向下拉动上部压电回弹梁21的径向回弹梁211，其中，上部压电回弹梁21在固定基板1与激励球31的相互反向拉伸作用力下，其径向回弹梁211与径向连接梁214的内延自由端之间、相邻的径向连接梁214的内延自由端之间均发生相对远离的形变，从而带动子段回弹梁212发生内凹的弹性形变，进而使设置在子段回弹梁212内、外侧的压电片213在与子段回弹梁212同步发生形变的过程中产生电能；下部压电回弹梁21在固定基板1与激励球31的相互抵接作用力下，其径向回弹梁211与径向连接梁214的内延自由端之间、相邻的径向连接梁214的内延自由端之间均发生相对靠近的形变，从而带动子段回弹梁212发生外凸的弹性形变，进而使设置在子段回弹梁212内、外侧的压电片213在与子段回弹梁212同步发生形变的过程中产生电能。

依此往复，激励球31在压力回弹梁的恢复弹力下进行往复运动，持续带动压电片213发生形变，产生持续安全可靠的电流，直至激励球31停止振动。

为方便压电回弹梁21的安装固定，如图3所示，所述上、下固定基板1上分别周向均匀设有与压电回弹梁21一端的径向回弹梁211一一对应设置的定位凹槽11，所述压电回弹梁21一端的径向回弹梁211一一对应设置在所述定位凹槽11中；另外，所述上、下固定基板1的中心均设有导线连接孔12，所述压电片213的连接导线通过导线连接孔12与压电回弹梁21上的压电片213电性连接设置，将压电片213产生的电流导出。

本发明所述多段刚性变截面梁发电机中，其获能部件2和激励部件3的数量没有具体限定，用户可以根据需要连续设置多个获能部件2和激励部件3，只要满足激励部件3间隔设置在相邻获能部件2之间即可。

实施例2：

本发明的实施例2提供一种波浪发电机，如图5所示，其包括浮体4，所述浮体4包括浮筒41和浮帽42，所述浮帽42直径大于浮筒41直径，所述浮筒41同轴设置在浮帽42下端，且内部中空设置，所述浮筒41的中空内腔中设有实施例1所述的多段刚性变截面梁发电机。

当浮体4漂浮在水面上，并随波浪上下起伏时，所述多段刚性变截面梁发电机的激励球31在惯性的作用下，与相邻上下获能部件2发生相对振动。当激励球31向上振动时，带动所述连接杆向上抵接上部压电回弹梁21的径向回弹梁211，并通过连接杆带动向上拉动下部压电回弹梁21的径向回弹梁211，其中，上部压电回弹梁21在固定基板1与激励球31的相互抵接作用力下，其径向回弹梁211与径向连接梁214的内延自由端之间、相邻的径向连接梁214的内延自由端之间均发生相对靠近的形变，从而带动子段回弹梁212发生外凸的弹性形变，进而使设置在子段回弹梁212内、外侧的压电片213在与子段回弹梁212同步发生形变的过程中产生电能；下部压电回弹梁21在固定基板1与激励球31的相互反向拉伸作用力下，其径向回弹梁211与径向连接梁214的内延自由端之间、相邻的径向连接梁214的内延自由端之间均发生相对远离的形变，从而带动子段回弹梁212发生内凹的弹性形变，进而使设置在子段回弹梁212内、外侧的压电片213在与子段回弹梁212同步发生形变的过程中产生电能。

当激励球31在重力和弹性回弹力的作用下向下振动时，带动所述连接杆向下抵接下部压电回弹梁21的径向回弹梁211，并通过连接杆带动向下拉动上部压电回弹梁21的径向回弹梁211，其中，上部压电回弹梁21在固定基板1与激励球31的相互反向拉伸作用力下，其径向回弹梁211与径向连接梁214的内延自由端之间、相邻的径向连接梁214的内延自由端之间均发生相对远离的形变，从而带动子段回弹梁212发生内凹的弹性形变，进而使设置在子段回弹梁212内、外侧的压电片213在与子段回弹梁212同步发生形变的过程中产生电能；下部压电回弹梁21在固定基板1与激励球31的相互抵接作用力下，其径向回弹梁211与径向连接梁214的内延自由端之间、相邻的径向连接梁214的内延自由端之间均发生相对靠近的形变，从而带动子段回弹梁212发生外凸的弹性形变，进而使设置在子段回弹梁212内、外侧的压电片213在与子段回弹梁212同步发生形变的过程中产生电能。

依此往复，激励球31在压力回弹梁的恢复弹力下进行往复运动，持续带动压电片213发生形变，产生持续安全可靠的电流，直至激励球31停止振动。

实施例3：

本发明的实施例3提供一种风力发电机，如图6所示，其包括活动套装在杆体上的壳体5，所述壳体5内部中空设置，所述壳体5的中空内腔中设有实施例1所述的多段刚性变截面梁发电机。当风带动壳体左右摆动时，所述壳体5内的多段刚性变截面梁发电机即随之产生电能。

本发明所述多段刚性变截面梁发电机，其通过设置在上下相邻获能部件2之间的激励球31，使所述激励球31在惯性的作用下，在多段刚性变截面梁发电机本体发生晃动时，发生与相邻上下获能部件2之间的相对振动，从而通过连接件32带动上下相邻获能部件2的压电回弹梁21发生内凹或外凸的弹性形变，进而同步带动设置在压电回弹梁21梁体上的压电片213发生形变，产生电能；同时激励球31在压力回弹梁的恢复弹力下进行往复运动，持续带动压电片213发生形变，产生持续安全可靠的电流，应用上述多段刚性变截面梁发电机的波浪发电机结构简单，成本低廉，适于推广使用。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。