[发明专利]用于捕获潮汐能的压电发电系统

说明书

本发明公开了一种用于捕获潮汐能的压电发电系统，所述压电发电系统包括潮汐能捕获机构、压电发电箱和传动机构，所述压电发电箱包括至少两组压电发电装置、箱体、联动链条，所述压电发电装置设置于所述箱体内部；所述压电发电装置包括链轮、内圈、外圈和压电发电组。所述潮汐能捕获机构通过所述传动机构带动其中之一所述压电发电装置转动，各所述压电发电装置的所述链轮之间通过所述联动链条联动。该系统的叶轮通过链条、链轮组合传动及多链轮联动将叶轮的低频转动传递至压电发电装置，压电发电装置使用内圈上的多组压电组件与外圈的多组磁铁的配合，实现压电组件的高频转动发电，以提高发电效率。

技术领域

本发明属于发电装置领域，具体涉及一种用于捕获潮汐能的压电发电系统。

背景技术

为了实现捕获潮汐能用于漂浮式海洋监测装置的离网供电，国内外众多学者提出利用电磁感应定律、压电效应或摩擦电效应将潮汐能转化为电能，从而给无线传感器供电的方法，并设计出多种多样的发电装置，从而达到供电的效果。目前的发电装置大多是在发电机装置前端装配叶轮，叶轮在潮汐的作用下转动，从而带动发电机的转动，发电机内部的磁铁切割磁感线在线圈内产生感应电动势。这种发电装置在前置叶轮达到最大转速时，达到最大输出功率。

现有的漂浮式潮汐能发电装置后端发电机的尺寸很大，在海上工作不易装配，不利于长期在海上航行工作。此外，根据电磁感应定律，叶轮的转速将直接影响发电装置输出功率的大小。而传统潮汐发电的叶轮在正常工作时的转速普遍不高，导致发电机产生的感应电动势较低，且在潮汐涨落流速小的时候，传统发电装置只能转换极少的电能，不能为海上工作提供更多的电能支持，不利于漂浮式海上监测装置的使用。此外，理论公式表明，发电装置的输出功率与其工作频率的三次方成正比，且当其达到共振状态时产生最大输出功率。这就必然要求发电装置的固有频率要与环境激励频率相吻合，且尽可能地在高频状态下发电。然而，这个要求正是潮汐能所不能满足的，这是其低频的特性所决定的。即使是二者满足其一，即满足频率相吻合的条件，也会使得发电装置的尺寸过大，而发电装置的体积增大会使得其输出功率密度(输出功率与其工作体积之比)大大降低，也会带来制造成本的提高、过分笨重、不适于为漂浮式海上监测装置供电等一系列问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于捕获潮汐能的压电发电系统，该系统的叶轮通过链条、链轮组合传动及多链轮联动将叶轮的低频转动(源于潮汐)传递至压电发电装置，压电发电装置使用内圈上的多组压电组件与外圈的多组磁铁的配合，实现压电组件的高频转动发电，以提高发电效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种用于捕获潮汐能的压电发电系统，所述压电发电系统包括潮汐能捕获机构、压电发电箱和传动机构，所述压电发电箱包括至少两组压电发电装置、箱体、联动链条，所述压电发电装置设置于所述箱体内部；所述压电发电装置包括链轮、内圈、外圈和压电发电组；其中，

所述外圈为一端开放的圆筒状结构，另一端为封闭端且固定在所述箱体内部；所述外圈的封闭端内壁中心处设有内柱；所述外圈的侧壁内表面上沿周向均匀设有至少两组磁铁，所述内柱的表面上沿周向均匀设有至少两组磁铁；

所述内圈呈圆筒状，所述内圈的一端固定于所述链轮且两者同心，另一端通过轴承与所述外圈相配合以使所述外圈和所述内圈能够相对转动；所述内圈沿周向设有至少两组压电发电组，所述压电发电组包括压电组件，所述压电组件固定连接于所述内圈，所述压电组件的一端朝向所述外圈的侧壁内表面，另一端朝向所述内柱；

所述潮汐能捕获机构通过所述传动机构带动其中之一所述压电发电装置转动，各所述压电发电装置的所述链轮之间通过所述联动链条联动。

一具体实施例中，所述压电组件包括悬臂梁、压电片和两个磁铁，所述压电片贴附于所述悬臂梁，两个磁铁分别固定在所述悬臂梁的两端。

一具体实施例中，所述内圈上设有矩形槽，所述压电组件的悬臂梁的中间位置固定连接于所述内圈的矩形槽。