[实用新型]一种全向压电电磁复合式波浪能采集机构

说明书

本实用新型提供了一种全向压电电磁复合式波浪能采集机构，属于能量收集机构设计制造领域。球形外壳分为上壳体和下壳体，上壳体、下壳体的开口处均设有相互配合的螺纹；上壳体内部顶面为平面，设有四个螺纹孔，左球铰座、右球铰座的上部均为平板且设有一对螺孔结构，下部均带有半球形的空腔，摆锤摆杆的上部为球形体，下部为圆饼状结构，该圆饼状结构下表面镶嵌有圆形永磁铁；上部的球形体通过左球铰座、右球铰座下部的半球形的空腔两者合体间隙配合固定于上壳体内部顶面；下壳体内部高度的三分之一处为实球体构成的平面，呈环状设有正六边形分布的凹槽，双晶压电片的下部嵌立于所述凹槽内，下壳体的内部的平面上镶嵌有铜线圈。

技术领域

本实用新型属于能量收集机构设计制造领域。

背景技术

随着能源消耗的逐渐增加，能源紧缺问题成为大家关注的热点。为了解决能源问题，能量采集技术得到了广泛的研究，希望通过将环境中存在的能量采集起来，为各种电子设备供电。由于地球70％的表面被海洋覆盖，蓝色能源在为无线传感器供电方面有着广阔的前景。波浪能是蓝色能量的主要来源之一，它代表着水波、潮汐和海洋所提供的能量。波浪的特征是随机和不规则的振动，其超低频小于10hz，甚至1hz。将波浪能转化为电能的主要方法可分为三种：电磁式、压电式以及机械式。基于压电和电磁复合机制将波浪能转换为电能，称为压电电磁复合式波浪能采集。近年来的研究表明，与单独的压电或电磁振动能量采集相比，混合采集技术在采集功率、提取效率、工作频带和负载范围等方面具有明显的优势。

据检索，目前已有相关波浪能采集机构出现，例如中国专利申请号为201911017952.3公开的“一种复摆升频式波浪能收集机构”，该专利通过复摆机构以及齿轮的旋转带动发电机发电，同时通过磁极间的相互作用带动压电片发电，该机构经过多种形式的运动传动，发电效率不高，同时也增加了系统的复杂程度。

又如中国专利申请号为201910767444.0公开的“一种全封闭偏心摆式波浪能发电系统及其海况自适应发电方法”，该专利利用液压机构实现了机构的自适应调节，以适应不用的波况条件，但该机构结构复杂，不适用与水面较为平静的情况，限制了机构的应用。

鉴于上述情况，有必要实用新型一种结构简单，发电效率高且适用范围广的压电电磁复合式波浪能采集机构。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种简单高效的压电电磁复合式波浪能采集机构，它能有效地平稳高效的输出电能。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种全向压电电磁复合式波浪能采集机构，包括球形外壳、电磁式能量采集机构和压电式能量采集机构，球形外壳分为上壳体和下壳体，上壳体、下壳体的开口处均设有相互配合的螺纹；上壳体内部顶面为平面，设有四个螺纹孔，左球铰座、右球铰座的上部均为平板且设有一对螺孔结构，下部均带有半球形的空腔，摆锤摆杆的上部为球形体，下部为圆饼状结构，该圆饼状结构下表面镶嵌有圆形永磁铁；上部的球形体通过左球铰座、右球铰座下部的半球形的空腔两者合体间隙配合固定于上壳体内部顶面；下壳体内部高度的三分之一处为实球体构成的平面，呈环状设有正六边形分布的凹槽，双晶压电片的下部嵌立于所述凹槽内，下壳体的内部的平面上镶嵌有铜线圈。

所述左球铰座、右球铰座通过螺钉与上壳体内部顶面固定。

所述上壳体的开口处设有内螺纹，下壳体的开口处设有外螺纹。

所述双晶压电片为矩形形状，共有十二块。

所述双晶压电片为压电陶瓷材料。

所述圆形永磁铁为铷硼磁铁材料

本实用新型的工作过程和工作原理是：

将本机构至于海面上，在外界没有振动时，摆锤受重力作用垂直于海平面，机构不会产生电能，当机构随波浪的起伏时，摆锤随波浪往复摆动，磁铁相对于下方铜线圈运动，根据法拉第电磁感应定律，线圈中磁通量发生变化从而产生电信号。