[发明专利]一种复合式波浪能收集装置

说明书

本发明公开了一种复合式波浪能收集装置，包括：能够与海上搭载平台配合安装的机架，所述机架上设有受海浪作用能够往复摆动的摆杆、均匀分布在摆杆摆动的圆弧上的多个压电弹性梁、由摆杆摆动带动的电磁发电机，所述摆杆朝向各所述压电弹性梁的端部上设有质量块，所述质量块上设有能够部分与各所述压电弹性梁端部重叠、随所述摆杆摆动时拨动压电弹性梁、用于撞击压电弹性梁使其产生高频自由振动的拨片。本发明采用电磁和压电复合发电，可将极低频率的海浪振动转化为电磁发电机的高速旋转和压电弹性梁的高频振动实现高功率密度输出和较高的能量转换效率，即本发明能够充分利用和收集波浪能。

技术领域

本发明涉及一种能量收集装置，具体涉及一种可将波浪产生的能量转换为可供利用的能量的一种复合式波浪能收集装置。

背景技术

波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能，地球上70％的面积被海水所覆盖，海洋波浪能资源巨大。如今人类对能源的需求不断加大，非可再生能源的储量日益衰减，收集海洋中的波浪能受到了越来越多的重视。

目前，波浪能收集主要有两种类型：一种是能量收集装置直接与海水接触，通过运动的海水直接驱动能量转换装置，人类对这种波浪能收集装置的研究和应用已经有比较多的技术类型，如直接机械传动、低压水力传动、高压液压传动、气动传动等；另一种是能量收集装置集成在搭载平台内部，通过收集平台受到波浪作用产生的振动能量，间接地收集波浪能。由于这种间接收集波浪能的装置发展较晚，现有的种类并不多。目前人类为了监测和开发海洋的需要，将这种间接收集波浪能的装置集成在海上监测设备中，如海洋浮标、海上航行器等设备平台上，可为这些设备平台中耗能小的元件供电并可延长设备的使用周期，对海洋的监测和开发具有重要意义，但是目前可集成在海上设备平台内间接收集波浪能的装置相对较少。现有装置一般采用电磁发电和摩擦发电两种类型。电磁发电类型一般采用弹簧振子结构，搭载平台受海浪作用上下振动，使固定在弹簧活动端的磁体产生受迫上下振动，固定在能量收集器上的感应线圈切割磁感线产生电能输出。由于海洋波浪振动具有频率低的特点，这种电磁发电能量收集装置的磁体振动频率低，使得磁通量的变化率较小，影响了发电输出。摩擦式发电类型是通过两种材料的表面相互接触和分离，根据摩擦生电和静电感应的耦合来实现电能输出。一般是在波浪振动产生的外力作用下，通过某种方式，如在平面上自由滚动小球撞击等方式，使两种材料表面产生接触和分离。同样由于海洋中的波浪振动的频率较低的原因，使得摩擦材料表面的接触和分离的频率较低，所以输出的电能也较低。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种能够对波浪能充分利用和收集的复合式波浪能收集装置，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够实现对波浪能的充分利用和收集的电磁-压电复合式波浪能收集装置。

本发明的一种复合式波浪能收集装置，其特征在于：包括能够与海上搭载平台配合安装的机架，所述机架上设有受海浪作用能够往复摆动的摆杆、均匀分布在摆杆摆动的圆弧上的多个压电弹性梁、由摆杆摆动带动的电磁发电机，所述摆杆朝向各所述压电弹性梁的端部上设有质量块，所述质量块上设有能够部分与各所述压电弹性梁端部重叠、随所述摆杆摆动时拨动压电弹性梁、用于撞击压电弹性梁使其产生高频自由振动拨片。

进一步的，还包括使所述摆杆在未受海浪作用状态下保持平衡的扭簧，所述扭簧一端与所述机架连接、另一端与所述摆杆连接。

进一步的，所述机架上垂直设有支架，所述支架上转动连接有带动所述摆杆转动的转轴，所述扭簧套设在所述转轴上。

进一步的，所述转轴上连接有与所述电磁发电机输入轴啮合连接的增速齿轮副。

进一步的，其特征在于：所述机架上还设有安装各所述压电弹性梁的支座。

进一步的，所述压电弹性梁包括弹性梁及附着于所述弹性梁上的压电膜。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：