[發明專利]一種波浪能收集裝置

有效

• 申請號: 201710462907.3
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107218171B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 陳浩;劉會聰;郭奇雨;陳濤;孫立寧
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: F03B13/18
• 分類號: F03B13/18;H02N2/18
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 楊慧林

技術領域

本申請涉及一種波浪能收集裝置。

背景技術

波浪能是指海洋表面波浪所具有的動能與勢能，屬于清潔可再生能源。地球上70％的面積被海水所覆蓋，海洋波浪能資源巨大，有著廣闊的開發價值。由于人類對能源的需求日益增加與非可再生能源儲量有限，如今越來越多的科研工作者將目光投向了海洋波浪能，促進了波浪能的發展研究。目前，絕大多數波浪能轉換系統可根據其轉換原理，將波浪能收集器分為點吸收式、擺式、筏式、鴨式、振蕩水柱式以及收縮波道式。其中點吸收式裝置主要利用振蕩浮子在波浪力作用下的運動進行波浪能收集，具有轉換效率高、投資成本小等特點，是研究最多、最具特色的一種波浪能發電技術。根據發電裝置的機理，又可將能量收集器分為電磁型、壓電型和電活性聚合物型。其中電磁型能量收集器主要以采用永磁發電機為主，通常多應用于浮標發電系統，壓電型和電活性聚合物型屬于較新的轉換技術，特別是電活性聚合物型發電機的研究方興未艾。

目前，可集成在海上設備平臺內收集波浪能的裝置相對較少，大多為點吸收式。現有裝置一般可采用電磁發電和壓電發電兩種類型。電磁發電類型應用最多，大多采用永磁發電機進行電磁發電。當搭載平臺受海浪作用上下振動時，搭載平臺內的傳動機構將搭載平臺上下振動的能量轉化為旋轉機械能并傳遞永磁發電機，最終永磁發電機發電。如今隨著點吸收式波浪能收集器的深入研究發展，傳動結構類型大致可分為機械式、液壓式、水壓式以及直驅式。由于存在傳動機構的能量損耗和海洋波浪振動具有頻率低的特點，永磁發電機內的輸入軸轉速較低，使得磁通量的變化率較小，影響了發電輸出。壓電式波浪能收集裝置通常設計成懸臂梁結構，最終將波浪的低頻振動轉化為懸臂梁的高頻振動，從而輸出電能。然而，如何設計裝置將波浪的低頻振動高效地轉化為懸臂梁的高頻振動是壓電式波浪能收集裝置的一大難點，制約著壓電式波浪能收集裝置的發展。因此，壓電式波浪能收集裝置的研制較少。

由于存在傳動機構的能量損耗和海洋中海浪振動具有頻率極低的特點,現有的電磁發電類型的能量收集裝置的輸出功率很大程度上取決于振動頻率的高低和傳動機構的結構設計。在壓電式能量收集裝置設計中，如何設計裝置將波浪的低頻振動高效地轉化為懸臂梁的高頻振動是其中一難點。

申請內容

為解決上述技術問題，本申請的目的是提供一種波浪能收集裝置。

本申請的一種波浪能收集裝置，包括機架、設置于機架上的能夠隨波浪運動而繞轉軸左右擺動的擺動機構、設置在所述的擺動機構左右兩側的壓電發電裝置，所述的壓電發電裝置包括固定在機架上的彈性梁、貼合在彈性梁上的壓電膜。

優選地，所述的擺動機構包括與所述的機架通過轉軸相轉動連接的擺桿、設置在所述的擺桿下端的用于在擺動時碰撞所述的彈性梁的質量塊。

優選地，所述的彈性梁沿上下方向固定設置在機架上，所述的彈性梁的左右兩側粘貼有壓電膜，所述的彈性梁具有未被所述的壓電膜覆蓋的用于與所述的質量塊相接觸的末端。

優選地，所述的波浪能收集裝置還包括將所述的擺動機構的動能轉化為電能的電磁發電機。

優選地，所述的波浪能收集裝置還包括齒輪增速機構，所述的齒輪增速機構包括相互嚙合的用于驅動所述的電磁發電機的輸入軸的第一齒輪和固定在所述的擺桿上的第二齒輪，所述的轉軸所在的直線經過所述的第二齒輪的圓心位置。

優選地，所述的第一齒輪的角速度大于所述的第二齒輪的角速度。

優選地，所述的擺動機構的兩側的壓電發電裝置沿擺桿左右對稱的設置。

借由上述方案，本申請至少具有以下優點：

本申請所述的一種波浪能收集裝置，收集海洋波浪的低頻左右振動能量，擺動機構隨波浪的運動而左右擺動，同時擺動機構撞擊彈性梁，使壓電彈性梁的高頻自由振動，進行壓電發電，實現波浪能的高功率密度輸出。

上述說明僅是本申請技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本申請的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1為本申請所述的一種波浪能收集裝置的結構示意圖，

圖2為本申請所述的波浪能收集裝置安裝在搭載平臺內的結構示意圖，

其中：1、機架；21、彈性梁；22、壓電膜；3、電磁發電機；31、第一齒輪；41、質量塊；42、擺桿；43、轉軸；44、第二齒輪；100、波浪能收集裝置；200、搭載平臺

具體實施方式