一种高效率压电控制型纳米摩擦波浪能发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高效率压电控制型纳米摩擦波浪能发电装置。主要由圆环嵌套型的主发电极构件和副发电极构件组成，主发电极构件的定子包括定子机架和压电位移促动器，中心腔内部径向安装有压电位移促动器；副发电极构件动子包括动子机架；主发电极构件和副发电极构件分别固定纳米摩擦材料；动子机架的环形腔和中心腔的外侧腔壁分别插装到定子机架的外圈环形腔和内圈环形腔中，在波浪对作用下，主副两摩擦电极间相对摩擦发电。本发明专利技术在波浪下，带动主副摩擦电极相对运动产生电能，提高能量捕获效率，具有造价低、结构简单、发电效率较高且易于维护的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高效率压电控制型纳米摩擦波浪能发电装置
本专利技术涉及了一种波浪能发电装置，具体涉及了一种高效率压电控制型纳米摩擦波浪能发电装置。
技术介绍
随着世界逐渐对环境保护的日益重视以及现在所依赖的化石能源的逐渐减少，寻找可替代、可再生、清洁的新能源已成为全球各个国家的共识。海洋中蕴藏着巨大的能量，而波浪能是海洋能的最主要能源之一，它的开采和利用对缓解能源危机和减少环境污染有极大帮助。常用的波浪能发电装置有点头鸭式、摆式、波面筏式、振荡水柱式等，但是都存在机构庞大、发电效率低、设备昂贵且维护费用高等缺点。究其原因，是因为目前波浪能发电装置核心发电部件是依靠传统的电磁感应发电机，其针对波浪的频率低、分散性广、波浪峰值随机等特点存在着极大地限制。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的是提供了一种高效率压电控制型纳米摩擦波浪能发电装置，该装置采用圆筒多层嵌套形摩擦面设计有效提高摩擦单元接触面积，并利用压电促动器实时改变发电单元间压力，该装置用于波浪能采集可提高波浪能捕获效率，有效采集低频波浪能并转化为电能输出。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术主要由圆环嵌套型的主发电极构件和副发电极构件组成，主发电极构件和副发电极构件分别固定纳米摩擦材料；主发电极构件为定子，定子包括定子机架和压电位移促动器，定子机架为一端开口形成腔的筒体结构，开口包括内外两圈环形腔位于两圈环形腔中央的中心腔，每圈环形腔的外侧圆周内壁面均布置有摩擦纳米发电机主发电极，摩擦纳米发电机主发电极是由壁面向中心依次层叠布置的发电极基底、第一电极层、摩擦层膜的三层构成，中心腔内部径向安装有压电位移促动器，压电位移促动器放置在动子机架内部提供径向压力；副发电极构件为动子，动子包括动子机架，动子机架为一端开口的筒体结构，开口包括一圈环形腔位于一圈环形腔中央的中心腔，动子机架整个筒体的圆周外壁和环形腔的内侧圆周内壁面均布置有摩擦纳米发电机副发电极，摩擦纳米发电机副发电极是由壁面向中心依次层叠布置的第二电极层、副发电极基底的两层构成；动子机架的环形腔和中心腔的外侧腔壁分别插装到定子机架的外圈环形腔和内圈环形腔中，使得摩擦纳米发电机副发电极和摩擦纳米发电机主发电极表面紧贴接触，在波浪对作用下，主副两摩擦电极间相对摩擦发电。所述的主发电极构件和副发电极构件置于封闭的壳体内，壳体置于海水面下。相对接触的一个摩擦纳米发电机主发电极和一个摩擦纳米发电机副发电极作为发电单元的两端，经整流桥后输出电能实现发电，具体可连接到电容两端进行储能再发电。主发电极构件的两个摩擦纳米发电机主发电极串联后或者各自单独引出连接到输电电路；副发电极构件的两个摩擦纳米发电机副发电极串联后或者各自单独引出连接到输电电路。所述的定子机架的中心腔内部安装有三个压电位移促动器，三个压电位移促动器分别装在中心腔的不同轴向位置处，每个压电位移促动器经沿中心腔直径方向连接在腔壁之间。所述的压电位移促动器外接电压源，通过电压源根据不同海面波况改变施加在压电位移促动器两端的电压，使得不同海面波况下主副两摩擦电极间接触具有最佳压力值以实现装置最大发电效率。所述的定子机架采用亚克力材料制成，所述的动子机架均采用弹性硅胶材料制成。所述的定子机架和动子机架均为圆筒体。本专利技术的纳米摩擦波浪能发电装置的内部结构采用多层圆环嵌套型的主发电极和副发电极结构，提高了系统功率密度，增加摩擦面积，提高发电功率。本专利技术在波浪力的作用下，动子带动摩擦纳米发电副电极上下往复运动，与摩擦纳米发电单元主发电极摩擦，产生电能，并且通过控制压电位移促动器实时控制施加径向压力，使得系统工作在最佳运行效率区间，提高能量捕获效率。该系统有着造价低、结构简单、发电效率较高且易于维护的优点。本专利技术具有的有益效果是：(1)摩擦纳米发电机采用多个摩擦纳米发电单元，发电单元依附在圆筒薄壁上的放置成圆筒形式，可以有效增大摩擦的接触面积，有助于提高摩擦电荷密度进而提高摩擦纳米发电机的发电性能。造价低、结构简单、发电效率较高且易于维护。(2)利用压电效应的压电位移促动器可以对摩擦纳米发电单元施加径向压力，根据不同的波浪载荷，通过控制压力变化，使得纳米摩擦发电机运行在最佳工况，从而提高系统运行效率。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图。图2是本专利技术的整体结构的半剖示意图。图3是本专利技术装置的定子结构示意图。图4是本专利技术装置的定子半剖示意图。图5是压电位移促动器的侧视图。图6是压电位移促动器的立体图。图7是本专利技术装置的动子轴向结构图。图8是本专利技术装置的动子外观结构图。图9是本专利技术装置的动子半剖示意图。图10是本专利技术两个摩擦纳米发电单元通过连接整流桥和外电路进行并联示意图。图中：1、定子，1.1、压电位移促动器，1.2、定子机架，1.3、摩擦纳米发电机主发电极，1.31、发电极基底，1.32、第一电极层，1.33、摩擦层膜；2、动子，2.1、动子机架，2.2、摩擦纳米发电机副发电极，2.21、第二电极层，2.22、副发电极基底。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的说明，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。如图1和图2所示，具体实施的装置主要由圆环嵌套型的主发电极构件和副发电极构件组成，主发电极构件和副发电极构件置于封闭的壳体内，壳体置于海水面下。主发电极构件和副发电极构件分别固定纳米摩擦材料，具体包括定子1、压电位移促动器1.1、定子机架1.2、摩擦纳米发电机主发电极1.3、发电极基底1.31、第一电极层1.32、摩擦层膜1.33；动子2、动子机架2.1、摩擦纳米发电机副发电极2.2、第二电极层2.21、副发电极基底2.22。如图3和图4所示，主发电极构件为定子1，定子1包括定子机架1.2和压电位移促动器1.1，定子机架1.2为一端开口形成腔的圆筒体结构，开口包括内外两圈环形腔位于两圈环形腔中央的中心腔，环形腔和中心腔均同轴布置，每圈环形腔的外侧圆周内壁面均固定布置有摩擦纳米发电机主发电极1.3，摩擦纳米发电机主发电极1.3是由壁面向中心依次层叠布置的发电极基底1.31、第一电极层1.32、摩擦层膜1.33的三层构成。如图7-图9所示，副发电极构件为动子2，动子2包括动子机架2.1，动子机架2.1为一端开口的圆筒体结构，开口包括一圈环形腔位于一圈环形腔中央的中心腔，环形腔和中心腔均同轴布置，动子机架2.1整个筒体的圆周外壁和环形腔的内侧圆周内壁面均固定布置有摩擦纳米发电机副发电极2.2，摩擦纳米发电机副发电极2.2是由壁面向中心依次层叠布置的第二电极层2.21、副发电极基底2.22的两层构成。如图2所示，动子机架2.1的环形腔和中心腔的外侧腔壁分别插装到定子机架1.2的外圈环形腔和内圈环形腔中，使得摩擦纳米发电机副发电极2.2和摩擦纳米发电机主发电极1.3表面紧贴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效率压电控制型纳米摩擦波浪能发电装置，其特征在于：主要由圆环嵌套型的主发电极构件和副发电极构件组成，主发电极构件和副发电极构件分别固定纳米摩擦材料；/n主发电极构件为定子(1)，定子(1)包括定子机架(1.2)和压电位移促动器(1.1)，定子机架(1.2)为一端开口形成腔的筒体结构，开口包括内外两圈环形腔位于两圈环形腔中央的中心腔，每圈环形腔的外侧圆周内壁面均布置有摩擦纳米发电机主发电极(1.3)，摩擦纳米发电机主发电极(1.3)是由壁面向中心依次层叠布置的发电极基底(1.31)、第一电极层(1.32)、摩擦层膜(1.33)的三层构成，中心腔内部径向安装有压电位移促动器(1.1)；/n副发电极构件为动子(2)，动子(2)包括动子机架(2.1)，动子机架(2.1)为一端开口的筒体结构，开口包括一圈环形腔位于一圈环形腔中央的中心腔，动子机架(2.1)整个筒体的圆周外壁和环形腔的内侧圆周内壁面均布置有摩擦纳米发电机副发电极(2.2)，摩擦纳米发电机副发电极(2.2)是由壁面向中心依次层叠布置的第二电极层(2.21)、副发电极基底(2.22)的两层构成；/n动子机架(2.1)的环形腔和中心腔的外侧腔壁分别插装到定子机架(1.2)的外圈环形腔和内圈环形腔中，使得摩擦纳米发电机副发电极(2.2)和摩擦纳米发电机主发电极(1.3)表面紧贴接触，在波浪对作用下，主副两摩擦电极间相对摩擦发电。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高效率压电控制型纳米摩擦波浪能发电装置，其特征在于：主要由圆环嵌套型的主发电极构件和副发电极构件组成，主发电极构件和副发电极构件分别固定纳米摩擦材料；
主发电极构件为定子(1)，定子(1)包括定子机架(1.2)和压电位移促动器(1.1)，定子机架(1.2)为一端开口形成腔的筒体结构，开口包括内外两圈环形腔位于两圈环形腔中央的中心腔，每圈环形腔的外侧圆周内壁面均布置有摩擦纳米发电机主发电极(1.3)，摩擦纳米发电机主发电极(1.3)是由壁面向中心依次层叠布置的发电极基底(1.31)、第一电极层(1.32)、摩擦层膜(1.33)的三层构成，中心腔内部径向安装有压电位移促动器(1.1)；
副发电极构件为动子(2)，动子(2)包括动子机架(2.1)，动子机架(2.1)为一端开口的筒体结构，开口包括一圈环形腔位于一圈环形腔中央的中心腔，动子机架(2.1)整个筒体的圆周外壁和环形腔的内侧圆周内壁面均布置有摩擦纳米发电机副发电极(2.2)，摩擦纳米发电机副发电极(2.2)是由壁面向中心依次层叠布置的第二电极层(2.21)、副发电极基底(2.22)的两层构成；
动子机架(2.1)的环形腔和中心腔的外侧腔壁分别插装到定子机架(1.2)的外圈环形腔和内圈环形腔中，使得摩擦纳米发电机副发电极(2.2)和摩擦纳米发电机主发电极(1.3)表面紧贴接触，在波浪对作用下，主副两摩擦电极间相对摩擦发电。


2.根据权利要求1所述的一种高效率压电控制型纳米摩擦波浪能发电装置，其特征在于：所述的主发电极构件和副发电极构件置于封闭的壳体内，壳体置于海水面下。


3.根据权利要求1所述的一种高效...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大海，温辉胜，钱鹏，冯博，杨海枭，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33