[發明專利]一種雙球型自復位波浪能收集裝置

在審

• 申請號: 202210087332.2
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114499275A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 方記文;范波;李雪瑩;李沖;王紅茹;呂明明;王佳
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02K35/02;F03B13/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種雙球型自復位波浪能收集裝置，包括保護外殼，保護外殼內設有重心與球心不重合的偏心內球殼，偏心內球殼中設置有第一能量收集機構和第二能量收集機構，其中第一能量收集機構包括柔性材料制成的懸臂梁，懸臂梁上貼有壓電片，懸臂梁一端與偏心內球殼的內壁固定連接，另一端設有起質量塊作用的第二永磁體，通過懸臂梁的振動驅動壓電片發電，第二能量收集機構包括設置在偏心內球殼上的管道和滑動設置在管道內的第一永磁體，第一永磁體和第二永磁體相對，并且對應的磁極相同，管道外側還設有線圈，第一永磁體與第二永磁體的相斥能夠延長懸臂梁的振動時間，同時能夠切割磁感線利用法拉第效應發電，相較于單球結構的能量收集裝置，發電效率獲得較大提升。

技術領域

本發明涉及一種波浪能收集裝置，尤其涉及一種自發電效率高且能持續供電的波浪能收集裝置。

背景技術

地球上的海洋總面積約占地球總表面積的71％，海洋蘊藏了極為豐富的資源，是人類賴以生存的寶庫，因此海洋資源開發的重要性日益凸顯，很多國家制定了相應的海洋開發戰略，謀求以海洋技術為先導來解決能源短缺問題，提高國際競爭力。開發的基礎是觀測，目前海洋環境觀測主要依靠各種海洋觀測設備，定點觀測平臺和移動式立體觀測網來進行海洋環境觀測。這一類觀測設備進行長期觀測時，需要采集處理大量的數據，有些甚至還要自主運動。該類動作會消耗大量的能源，若是僅依靠設備自帶的蓄能電池來供電顯然是不現實的，電池電能耗盡后更換電池也非常不便，影響了設備的工作效率。

因此，移動式海洋觀測設備常通過收集波浪能用于自身的供電的手段提高工作效率和延長續航時間，其中，單球結構能量收集裝置是一種在空心球殼中設置柔性懸臂梁的能量收集裝置，懸臂梁根部固定于球體內壁，末端安裝質量塊。該裝置漂浮于海面上，由于波浪的作用及質量塊的慣性使得柔性懸臂梁振動，產生彈性變形，從而利用附著于柔性懸臂梁表面的壓電片來實現能量的收集。該裝置一定程度上實現了裝置的能量收集，但當波浪施加給裝置的位移與柔性懸臂梁的方向平行或角度較小時，懸臂梁的彈性變形將非常小，壓電片的能量收集效率也會受到極大影響，僅靠懸臂梁上附著的壓電片收集能量的單通道能量收集也不夠高效，同時單層設計對于裝置的防水性能提出了極為苛刻的要求，提高了裝置的生產成本。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種自發電效率高且能持續供電的波浪能收集裝置。

技術方案：本發明的雙球型自復位波浪能收集裝置包括保護外殼、偏心內球殼、第一能量收集機構和第二能量收集機構。所述保護外殼的內表面為球形，所述第一能量收集機構設置在偏心內球殼內，所述偏心內球殼外表面為球形，與保護外殼的內壁滾動配合，所述第一能量收集機構包括懸臂梁和蓄電池，所述懸臂梁為柔性材料制成，所述懸臂梁上貼有壓電片，所述壓電片與蓄電池電連接，所述懸臂梁一端與偏心內球殼的內表面相連，另一端設有第二永磁體作為質量塊以保持懸臂梁的振動。

所述第二能量收集機構包括固定在偏心內球殼上的管道和滑動設置在管道內的第二永磁體，所述第二永磁體與第一永磁體相對設置，且相對的磁極相同。所述管道外側設置有線圈，所述線圈與蓄電池電連接；優選地，管道的截面為圓形。

所述偏心內球殼外表面上對稱開有球形槽，所述球形槽中安裝有萬向滾珠，所述偏心內球殼通過萬向滾珠與保護外殼內表面滾動配合。

所述偏心內球殼中設置有用于維持偏心內球殼的重心與其球心不重合的配重。所述懸臂梁一端與配重相連接，當偏心內球殼未發生旋轉時，懸臂梁處于豎直狀態，優選地，所述懸臂梁由金屬板制成。

所述保護外殼的安裝縫隙處設有防水結構。