仿尾鰭搖擺激振流體動(dòng)能轉(zhuǎn)化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能量轉(zhuǎn)化裝置，具體涉及一種仿尾鰭搖擺激振流體動(dòng)能轉(zhuǎn)化裝置，屬于新能源壓電發(fā)電領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著能源危機(jī)的日益嚴(yán)重，新能源技術(shù)得到了廣泛關(guān)注。在一些遠(yuǎn)離海岸線的偏遠(yuǎn)海島，能源匱乏，物資運(yùn)輸成本高，致使一些設(shè)備不能正常工作，給島上居民和平臺(tái)工作人員生活帶來極大不便。而海洋是一個(gè)非常巨大的能源寶庫(kù)，其中海浪能能量密度大，儲(chǔ)量豐富，分布范圍廣，適于大規(guī)模開發(fā)利用。據(jù)測(cè)算，海上波浪所蘊(yùn)藏的能量高達(dá)5000GW，如果能夠進(jìn)行收集利用，不僅能夠解決海洋浮標(biāo)、燈塔等的供電需求，還可以用于大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電，解決能源短缺問題。
[0003]從1910年法國(guó)人布索在其海濱住宅附近建造第一座氣動(dòng)波浪發(fā)電站至今，波浪能發(fā)點(diǎn)已經(jīng)得到很大的發(fā)展，英國(guó)、日本、挪威等國(guó)家在這方面做了很多研究。現(xiàn)有的波浪能發(fā)電方案按海浪能的捕獲方式方式不同可分為點(diǎn)吸收式、波浪衰減式、水柱振蕩式、越頂式、浪涌擺蕩式和沉潛壓差式等。盡管如此，現(xiàn)有技術(shù)尚處于科學(xué)研究階段，不能大規(guī)模應(yīng)用。2008年Aquamarine公司建造了 315kW的海床式擺動(dòng)波浪能轉(zhuǎn)換裝置Oyster，并于2009年開始向蘇格蘭國(guó)家電網(wǎng)供電，但適用性有限，維護(hù)困難，發(fā)電成本高。
[0004]公開日為2013年I月30日、公開號(hào)為CN102185521B、發(fā)明名稱為“一種利用海浪能發(fā)電的裝置”的專利申請(qǐng)，它提出了一種利用永磁元件，將阻尼板和漂浮體在隨海浪的上下起伏過程中產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為金屬懸臂梁的受迫振動(dòng)，從而使壓電片產(chǎn)生電能輸出的裝置，但是其振動(dòng)幅度有限，頻帶寬較窄，換能效率偏低。
[0005]公開日為2013年3月13日、公開號(hào)為CN102969937A、發(fā)明名稱為“海洋壓力發(fā)電裝置”的專利申請(qǐng)，它提出了一種利用壓電技術(shù)開發(fā)海洋能量的裝置。它的主體是一個(gè)形如風(fēng)向標(biāo)的框架結(jié)構(gòu)，框架內(nèi)安裝有壓電板，利用壓電材料的壓電特性將海洋能量轉(zhuǎn)化為電能。它充分利用了壓電材料特性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能量轉(zhuǎn)換中間環(huán)節(jié)少，具有很好的優(yōu)勢(shì)，但是只是單純利用海水壓力讓壓電片產(chǎn)生變形，壓電片形變量小，發(fā)電量少，能量利用率低，不適合規(guī)?；瘧?yīng)用，環(huán)境適應(yīng)性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是為解決現(xiàn)有波浪能發(fā)電裝置存在振動(dòng)幅度有限，響應(yīng)頻帶窄，換能效率偏低，以及單純利用海水壓力讓壓電片產(chǎn)生變形，能量利用率低，不適合規(guī)模化應(yīng)用，環(huán)境適應(yīng)性差的問題，進(jìn)而提供一種仿尾鰭搖擺激振流體動(dòng)能轉(zhuǎn)化裝置。
[0007]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是:
[0008]—種仿尾鰭搖擺激振流體動(dòng)能轉(zhuǎn)化裝置包括底座、擺動(dòng)組件、兩個(gè)拉桿和兩個(gè)壓電發(fā)電組件；擺動(dòng)組件包括仿生尾鰭、擺桿、連接滑塊和擺桿基座，擺桿基座安裝在底座的中部，擺桿的下端與擺桿基座鉸接，連接滑塊套在擺桿上，仿生尾鰭安裝在擺桿的上端；兩個(gè)壓電發(fā)電組件正對(duì)設(shè)置在底座上；
[0009]每個(gè)壓電發(fā)電組件包括滑動(dòng)桿、永磁體座、密封蓋、外殼、壓電發(fā)電基座、兩個(gè)彈簧、多個(gè)激振永磁體、多個(gè)受振永磁體和多個(gè)壓電片；壓電片為長(zhǎng)條片狀結(jié)構(gòu)；多個(gè)激振永磁體和多個(gè)受振永磁體磁極性相反；外殼安裝在壓電發(fā)電基座上，密封蓋封裝在外殼上，密封蓋、外殼和壓電發(fā)電基座構(gòu)成一個(gè)封閉的腔室；兩組彈簧、多個(gè)壓電片、多個(gè)激振永磁體和多個(gè)受振永磁體位于腔體內(nèi)部；滑動(dòng)桿水平布置，滑動(dòng)桿的一端穿出密封蓋，滑動(dòng)桿的另一端滑動(dòng)安裝在壓電發(fā)電基座的中心孔內(nèi)，多個(gè)壓電片沿滑動(dòng)桿的周向布置，多個(gè)壓電片的一端安裝在壓電發(fā)電基座上，多個(gè)壓電片的另一端各固裝有一個(gè)受激永磁體，滑動(dòng)桿上固裝有永磁體座，永磁體座上沿滑動(dòng)桿的周向安裝有多個(gè)激振永磁體，激振永磁體和受振永磁體正對(duì)設(shè)置；兩個(gè)彈簧套裝在滑動(dòng)桿上，一個(gè)彈簧頂靠在密封蓋和永磁體座上，另一個(gè)彈簧頂靠在永磁體座和壓電發(fā)電基座上，連桿的一端與連接滑塊鉸接，連桿的另一端與滑動(dòng)桿鉸接，擺桿的鉸接軸的軸向與滑動(dòng)桿的長(zhǎng)度方向垂直。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的仿尾鰭搖擺激振流體動(dòng)能轉(zhuǎn)化裝置主要通過仿生尾鰭對(duì)海浪波動(dòng)能量進(jìn)行收集，然后通過壓電片完成能量向電能的轉(zhuǎn)化。工作過程中底座固定在淺?；蛘吆Ｑ蠊ぷ髌脚_(tái)上，完全淹沒或者半淹沒水中，仿生尾鰭能夠隨波浪或風(fēng)力擺動(dòng)；兩個(gè)壓電發(fā)電組件對(duì)稱布置以實(shí)現(xiàn)對(duì)雙方向海浪波浪能的充分吸收，同時(shí)提高裝置的穩(wěn)定性和可靠性；起傳動(dòng)作用的連接滑塊和連桿分別鉸接連接滑塊和滑動(dòng)桿，將擺動(dòng)組件的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒?dòng)桿的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，這種傳動(dòng)方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)壓力角小、效率高的優(yōu)點(diǎn)；壓電發(fā)電組件中彈簧與擺動(dòng)組件構(gòu)成簡(jiǎn)諧振動(dòng)模型，工作時(shí)彈簧在滑動(dòng)桿的作用下壓縮和舒張，儲(chǔ)存擺動(dòng)部分的機(jī)械能，同時(shí)提供其往復(fù)運(yùn)動(dòng)回復(fù)力；利用磁場(chǎng)力的非接觸特性，通過激振永磁體和受振永磁體的相互作用，將滑動(dòng)桿的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閴弘娖恼駝?dòng)，由壓電發(fā)電原理，壓電片的振動(dòng)致使其內(nèi)部壓電晶體極化，在兩晶面上分別產(chǎn)生正負(fù)電荷，從而產(chǎn)生電能。通過將壓電片進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)的方法獲得所需的電壓或電流。
[0011]本發(fā)明的仿尾鰭搖擺激振流體動(dòng)能轉(zhuǎn)化裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于集成化和微型化；響應(yīng)頻帶寬；能夠適應(yīng)海洋變化的環(huán)境；波浪能吸收能力強(qiáng)，能量利用率高等優(yōu)點(diǎn)。它采用壓電發(fā)電形式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電磁發(fā)電，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，易于集成化；同時(shí)采用磁場(chǎng)力激勵(lì)壓電片振動(dòng)，其非接觸特性減少了摩擦磨損，提高了裝置的能量轉(zhuǎn)化效率；可用于近海岸、邊遠(yuǎn)海島或者大型海上平臺(tái)的供電系統(tǒng)的研究。本發(fā)明能夠利用海浪、風(fēng)力等海洋流體能量進(jìn)行發(fā)電。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的一種仿尾鰭搖擺激振流體動(dòng)能轉(zhuǎn)化裝置的立體結(jié)構(gòu)意圖，圖2是圖1的剖面圖，圖3是本發(fā)明所用的擺動(dòng)組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是本發(fā)明所用的壓電發(fā)電組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是去掉外殼和密封蓋后的壓電發(fā)電組件立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是本發(fā)明所用的壓電發(fā)電組件中滑動(dòng)桿和永磁體座連接結(jié)構(gòu)示意圖，圖7是壓電發(fā)電基座立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖8是壓電片振動(dòng)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1至圖8說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種仿尾鰭搖擺激振流體動(dòng)能轉(zhuǎn)化裝置包括底座1、擺動(dòng)組件2、兩個(gè)拉桿3和兩個(gè)壓電發(fā)電組件5 ;
[0014]擺動(dòng)組件2包括仿生尾鰭2-1、擺桿2-2、連接滑塊2_3和擺桿基座2_4，擺桿基座2-4安裝在底座I的中部，擺桿2-2的下端與擺桿基座2-4鉸接，連接滑塊2-3套在擺桿2-2上，仿生尾鰭2-1安裝在擺桿2-2的上端；兩個(gè)壓電發(fā)電組件5正對(duì)設(shè)置在底座I上；
[0015]每個(gè)壓電發(fā)電組件5包括滑動(dòng)桿5-1、永磁體座5-1-2、密封蓋5_2、外殼5_3、壓電發(fā)電基座5-4、兩個(gè)彈簧5-6、多個(gè)激振永磁體5-7、多個(gè)受振永磁體5-8和多個(gè)壓電片5_5 ；壓電片5-5為長(zhǎng)條片狀結(jié)構(gòu)；多個(gè)激振永磁體5-7和多個(gè)受振永磁體5-8磁極性相反；夕卜殼5-3安裝在壓電發(fā)電基座5-4上，密封蓋5-2封裝在外殼5-3上，密封蓋5_2、外殼5_3和壓電發(fā)電基座5-4構(gòu)成一個(gè)封閉的腔室；兩組彈簧5-6、多個(gè)壓電片5-5、多個(gè)激振永磁體5-7和多個(gè)受振永磁體5-8位于腔體內(nèi)部；滑動(dòng)桿5-1水平布置，滑動(dòng)桿5-1的一端穿出密封蓋5-2，滑動(dòng)桿5-1的另一端滑動(dòng)安裝在壓電發(fā)電基座5-4的中心孔內(nèi)，多個(gè)壓電片5-5沿滑動(dòng)桿5-1的周向布置，多個(gè)壓電片5-5的一端安裝在壓電發(fā)電基座5-4上，多個(gè)壓電片5-5的另一端各固裝有一個(gè)受激永磁體5-8，滑動(dòng)桿5-1上固裝有永磁體座5-1-2，永磁體座5-1-2上沿滑動(dòng)桿5-1的周向安裝有多個(gè)激振永磁體5-7，激振永磁體5-7和受振永磁體5-8正對(duì)設(shè)置；兩個(gè)彈簧5-6套裝在滑動(dòng)桿5-1上，一個(gè)彈簧5-6頂靠在密封蓋5_2和永磁體座5-1-2上，另一個(gè)彈簧5-6頂靠在永磁體座5-1