本發(fā)明屬于海洋波浪能收集技術(shù)領域，具體涉及一種利用波浪能的曲柄滑塊式壓電發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

海洋能是人類開始研究較早的能源之一，人們對海洋能的開發(fā)從十八世紀末就已經(jīng)開始，但與其它能源相比，海洋能的開發(fā)環(huán)境惡劣，發(fā)展相對滯后。由于海洋面積占地球總面積的71％，而且海洋能又是清潔的可再生能源，取之不盡、用之不竭，所以各個國家都不斷加大對海洋能的探索性投入。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，許多國家特別是海洋能資源豐富的國家對海洋能開發(fā)的大力支持，海洋能的開發(fā)已有了突飛猛進的發(fā)展，我國從20世紀70年代開始也對海洋能發(fā)電進行研究且取得了一定的成績。

海洋能雖然儲量極其豐富，但目前受到收集技術(shù)成本昂貴和利用效率低下的制約，波浪能的開發(fā)利用一直得不到推廣。如果能夠得到合理利用，將極大改善我國的能源結(jié)構(gòu)，緩解我國能源短缺問題，保證能源的可持續(xù)利用，同時波浪能是清潔無污染的可再生能源，波浪能的合理利用不僅可以緩解經(jīng)濟快速發(fā)展受資源短缺的制約程度，也將會極大地改善我們居住的生活環(huán)境，提高人們的生活水平。

隨著壓電技術(shù)的發(fā)展，壓電材料越來越多元化，利用壓電材料的正壓電效應將機械能轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換效率越來越高，進而受到人們的青睞。海洋能作為一種用之不竭且清潔的能源，將壓電技術(shù)用于海洋能發(fā)電方向，設計簡單方便的利用海洋能發(fā)電的壓電裝置，可提高海洋能的利用率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種制造成本低廉，裝備簡單并能充分利用海洋能發(fā)電的曲柄滑塊式壓電發(fā)電裝置，以滿足航標燈等海洋小型用電設備的用電需求，這對可再生能源的有效利用具有重要的意義。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種利用波浪能的曲柄滑塊式壓電發(fā)電裝置，包括發(fā)電部分和受波部分，發(fā)電部分包括支座和壓電俘能筒，壓電俘能筒包括筒體、旋轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)輪，旋轉(zhuǎn)軸的一端上套有筒體，另一端固定連接有轉(zhuǎn)輪，筒體、旋轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)輪均同心設置，筒體固定在支座上，為中空的圓柱體，旋轉(zhuǎn)軸能夠繞筒體的軸線旋轉(zhuǎn)；受波部分包括浮漂和浮漂傳動桿，轉(zhuǎn)輪遠離筒體的側(cè)面上設置有偏心軸，浮漂傳動桿的一端與浮漂的一端鉸接，浮漂傳動桿的另一端與偏心軸鉸接；旋轉(zhuǎn)軸位于壓電俘能筒中的部分的表面上設置有撥片，若干個撥片分別沿旋轉(zhuǎn)軸的軸向和周向均勻設置，筒體的內(nèi)側(cè)表面上還設置有壓電片，所述壓電片對應撥片的位置一對一設置，旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，撥片的自由端能夠撥動壓電片的自由端。

進一步地，所述筒體兩個端面的中心處均設置有與旋轉(zhuǎn)軸相適配的滾動軸承，旋轉(zhuǎn)軸與滾動軸承的內(nèi)圈緊密配合。

進一步地，所述筒體靠近轉(zhuǎn)輪的一側(cè)設置有網(wǎng)狀端蓋。

優(yōu)選地，所述浮漂采用輕質(zhì)材料制成。

進一步地，所述浮漂傳動桿通過球形鉸鏈與浮漂的一端鉸接。

進一步地，所述浮漂傳動桿通過關(guān)節(jié)軸承與偏心軸鉸接。

優(yōu)選地，所述壓電片采用柔性壓電材料制成。

本發(fā)明的基于壓電效應的海洋波浪能發(fā)電裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明的裝置轉(zhuǎn)化效率高，能夠?qū)⒉ɡ说挠縿油ㄟ^曲柄滑塊式傳動結(jié)構(gòu)直接轉(zhuǎn)化為柔性壓電片的機械運動，這種設計可以減少中間的傳動環(huán)節(jié)，進而提高波浪能到電能的轉(zhuǎn)化率；

(2)本發(fā)明的裝置利用率高，可以適應水面不規(guī)則波浪的驅(qū)動，充分采集海面的波浪能，擴大了整個發(fā)電裝置的應用范圍；

(3)本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，易于安裝，能夠廣泛使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的部分剖視圖；

圖3為旋轉(zhuǎn)軸與撥片排列的結(jié)構(gòu)示意圖；

上述圖中：1-支座；2-壓電俘能筒；21-筒體；22-旋轉(zhuǎn)軸；23-轉(zhuǎn)輪；24-偏心軸；25-撥片；26-壓電片；27-滾動軸承；28-網(wǎng)狀端蓋；3-浮漂；4-浮漂傳動桿。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，一種利用波浪能的曲柄滑塊式壓電發(fā)電裝置，包括發(fā)電部分和受波部分，發(fā)電部分包括支座1和壓電俘能筒2，支座1整體為長方體狀，其上表面的中部設置有長方體狀凹槽用于固定筒體21，凹槽的長度稍大于筒體21的高，寬度稍大于筒體21的直徑，深度小于筒體21的半徑，這樣的設置能夠滿足對于筒體21的固定，同時避免支座1的深度太大對旋轉(zhuǎn)軸22的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生干涉。

如圖2所示，壓電俘能筒2包括筒體21、旋轉(zhuǎn)軸22和轉(zhuǎn)輪23，旋轉(zhuǎn)軸22的一端上套有筒體21，另一端固定連接有轉(zhuǎn)輪23，筒體21、旋轉(zhuǎn)軸22和轉(zhuǎn)輪23均同心設置，筒體21兩個端面的中心處均設置有與旋轉(zhuǎn)軸22相適配的滾動軸承27，旋轉(zhuǎn)軸22與滾動軸承27的內(nèi)圈緊密配合。旋轉(zhuǎn)軸22在做圓周運動時，它與壓電俘能筒之間的滾動摩擦較小，減少了能量的損耗，提高了波浪能到電能的轉(zhuǎn)化率。筒體21固定在支座1上，為中空的圓柱體，旋轉(zhuǎn)軸22能夠繞筒體21的軸線旋轉(zhuǎn)。筒體21靠近轉(zhuǎn)輪23的一側(cè)設置有網(wǎng)狀端蓋28，網(wǎng)狀端蓋的設計可有效阻止雜物和其它不明物體的影響，而且易于觀察，便于維修者后續(xù)對裝置的安裝使用及維護。

受波部分包括浮漂3和浮漂傳動桿4，浮漂3除鉸接部分外的主體由泡沫材料填充制成，自身重量輕，能夠有效隨波浪起伏。轉(zhuǎn)輪23遠離筒體21的側(cè)面上設置有偏心軸24，浮漂傳動桿4的一端通過球形鉸鏈與浮漂3的一端鉸接，浮漂傳動桿4的另一端通過關(guān)節(jié)軸承與偏心軸24鉸接。旋轉(zhuǎn)軸22位于壓電俘能筒2中的部分的表面上設置有撥片25，在本實施例中，設置一組包括6個撥片25，共設置6組，每組內(nèi)的撥片25沿旋轉(zhuǎn)軸22的周向均勻設置，每組撥片25沿旋轉(zhuǎn)軸22的軸向均勻設置。筒體21的內(nèi)側(cè)表面上還設置有柔性壓電材料制成的壓電片26，壓電片26對應撥片25的位置一對一設置，旋轉(zhuǎn)軸22旋轉(zhuǎn)時，撥片25的自由端能夠撥動壓電片26的自由端。

發(fā)電裝置的工作原理為：該裝置主要應用于距離陸地和島嶼比較近的淺?；騼?nèi)河流域，安裝在水中結(jié)構(gòu)物(如海洋工程結(jié)構(gòu)的樁柱，內(nèi)河流域中的橋墩)上。該裝置支座1的底面和浮漂3的非鉸接端的端面可通過一個l型的結(jié)構(gòu)固定在水中結(jié)構(gòu)物上，整體安裝高度要適宜，以便能夠使浮漂3漂浮在水面上，浮漂3隨著波浪的起伏作上下運動，通過球形鉸鏈、浮漂傳動桿4，以及關(guān)節(jié)軸承的傳動，使得轉(zhuǎn)輪23做圓周運動，并帶動著分布在旋轉(zhuǎn)軸22表面上的撥片25不斷地撥動壓電片26產(chǎn)生振動，進而利用壓電片26最終實現(xiàn)波浪能到電能的轉(zhuǎn)化。壓電片26在振動過程中利用壓電效應將機械應變轉(zhuǎn)化成電荷并輸出，通過導線接入調(diào)理電路進行電能的轉(zhuǎn)化與儲存，最終為功耗為瓦量級的海洋設備如航標燈供電。本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，易于安裝，能廣泛使用。

本發(fā)明采用的傳動機構(gòu)是通過浮漂3、球形鉸鏈、浮漂傳動桿4、關(guān)節(jié)軸承和轉(zhuǎn)輪23構(gòu)成的曲柄滑塊機構(gòu)，在本實施例中設置傳動機構(gòu)為不銹鋼材質(zhì)以避免生銹，該傳動機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，傳遞動力大，傳遞效率高，能夠有效地把波浪的沖擊轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)軸22的轉(zhuǎn)動，進而產(chǎn)生更多的電能。另外，撥片25和壓電片26可以設置多組，以最大限度地提高波浪能到電能的轉(zhuǎn)化量。此外，還可以根據(jù)需要設置撥片25和壓電片26的數(shù)量，設置時要避免周圍任意兩組間的運動受到干涉。而且浮漂3和浮漂傳動桿4是通過球形鉸鏈相連接，具有萬向性的特點，可以適應水面不規(guī)則波浪的驅(qū)動，充分采集海面的波浪能，擴大了整個發(fā)電裝置的應用范圍。

應當理解的是，對本領域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。