[发明专利]一种基于压电效应的海上撬装式波浪能发电装置及方法

摘要

本发明涉及一种基于压电效应的海上撬装式波浪能发电装置及方法，有一个及以上正方形模块组装连接而成，单个正方形模块由支撑架组件、浮体组件和发电组件构成。支撑架组件和浮体组件负责实现装置在海洋环境中的悬浮，发电组件通过压电片的变形实现发电。在工作时，由于浮体组件和支撑架组件的密度差异，在波浪起伏的作用下，浮体组件与支撑架组件出现相对位移，致使与两组件相连的压电片发生弯曲振动变形，从而产生电荷。同时，支撑架组件中的支撑立柱间存在柱群干涉，激励不同部位的压电片出现不同程度的变形响应，增强装置的发电效果。本装置充分利用了海洋的波浪能进行压电发电，可根据实际海洋情况拼装，扩大发电规模，适用性强。

主权项

1.一种基于压电效应的海上撬装式波浪能发电装置，有一个及以上正方形模块组装连接而成，单个正方形模块由支撑架组件、浮体组件和发电组件构成，支撑架组件包含四根支撑立柱（1）、十六个立柱卡环（2）、四个载重底盘（3）和四根空心横杆（4）；四根支撑立柱（1）垂直水面放置，每根支撑立柱（1）底部装有一个载重底盘（3）；支撑立柱（1）顶部为盲端，每根支撑立柱外壁沿支撑立柱轴线方向等距套装有四个立柱卡环（2），用于固定压电片（6）；相邻两根支撑立柱（1）顶部通过空心横杆（4）焊接固定，空心横杆（4）与支撑立柱（1）垂直；浮体组件包含一个浮球（5）、一根浮球立轴（8）和四个立轴固定环（7）；浮球立轴（8）位于浮球（5）下端，浮球（5）与浮球立轴（8）刚性连接；立轴固定环（7）由内圈和外圈组成，内圈与外圈之间通过四根固定环支撑杆（13）刚性连接固定，内圈通过螺栓连接固定在浮球立轴（8）上；发电组件包含四组压电片（6）、绝缘导线（9）和一个电能储集器（14）；每组压电片由四块压电片（6）组成；正方形模块的一个支撑立柱（1）顶部安装有电能储集器（14），电能储集器（14）储集的电能通过输出导线（15）输出；其特征在于：支撑架组件中所述的载重底盘（3）为空心舱室结构，通过调整载重底盘（3）内部的压载水体积改变支撑立柱（1）在水下的淹没深度；每个立柱卡环（2）周向均匀开设四个供压电片（6）端部插入式固定的压电片端部卡槽（10），且压电片端部卡槽（10）中心开有导线孔（12）；在与每个导线孔重合的支撑立柱（1）外壁均相应开有立柱通孔（11）；单个正方形模块的支撑架组件的四根空心横杆（4）围成一个正方形，使四根支撑立柱（1）位于该正方形的四个顶点；浮球（5）布置于正方形模块的中心；浮体组件中所述的浮球立轴（8）上沿轴线方向等距安装有四个立轴固定环（7），外圈外壁面上周向均匀开设有四个供压电片插入的压电片端部卡槽（10）；发电组件中所述的每组压电片（6）位于正方形模块对角线位置，一端卡扣在立柱卡环（2）压电片端部卡槽（10）内，另一端卡扣在立轴固定环（7）压电片端部卡槽（10）内；沿浮球立轴（8）轴线方向等间距布置有四组压电片（6），每一组压电片（6）与对应的立轴固定环（7）和立柱卡环（2）位于同一平面内；四组压电片（6）端部连接的绝缘导线（9）穿过导线孔（12）和立柱通孔（11）进入支撑立柱（1）内部，顶部无电能储集器（14）的支撑立柱（1）内部的绝缘导线（9）通过空心横杆（4）汇集于安有电能储集器（14）的支撑立柱（1）内部，并连接至电能储集器（14）。