压电能量转化单元和压电能量转化器制造技术

本发明专利技术公开了一种压电能量转化单元和压电能量转化器。所述压电能量转化单元包括：压电模组、固定施压装置和电缆；所述压电模组由多个片状压电模块层叠设置且并联连接形成；固定施压装置用于封装压电模组，并从压电模组的上下表面对压电模组施加设定的压应力，以保证在外部压力变化时，保持压电模组处于受压状态；电缆用于从固定施压装置引出压电模组的两个连接电极。压电能量转化器包括压电能量转化单元和单元控制电路，可通过单元控制电路控制压电能量转化器始终对外接振荡电路做正功，从而可以通过将多个压电能量转化器并联的方式实现大功率输出。实现大功率输出。实现大功率输出。

【技术实现步骤摘要】
压电能量转化单元和压电能量转化器


[0001]本专利技术涉及波能采集领域，尤其涉及一种压电能量转化单元和压电能量转化器。

技术介绍

[0002]波能是发展绿色能源一个重要选项。国内外现有的波能发电装置一般都包括运动机构和发电装置两部分。通过运动机构将波能转换为机械运动的能量，再带动发电装置将机械能转换为电能。在海洋环境中的运动机构都面临严重的腐蚀问题。因此，现有波能发电装置的后期维护费用都很高。

技术实现思路

[0003]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种没有机械能转换结构的，适用于波能转换的压电能量转化单元和压电能量转化器。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种压电能量转化单元，包括：压电模组、外壳、固定施压装置和电缆；
[0005]所述压电模组包括两个连接电极和通过两个连接电极并联连接的多个呈层叠放置的片状压电模块；
[0006]所述固定施压装置，用于密封所述压电模组，并从所述压电模组的上下表面对所述压电模组施加预设的压应力；
[0007]所述电缆，用于将所述压电模组的两个连接电极从所述固定施压装置内部引出。
[0008]进一步的，所述固定施压装置，包括外壳、上法兰、下法兰和预紧螺栓，所述外壳为空心柱体，所述压电模组封装在所述外壳内部；所述上法兰和所述下法兰通过预紧螺栓连接，所述上法兰和所述下法兰的内端面分别从所述外壳的上下开口和所述压电模组的两端面抵触，通过调节预紧螺栓从所述压电模组的上下表面给所述压电模组施加预设的压应力；所述上法兰和所述下法兰的外端面为施力面，分别和外部装置连接。
[0009]进一步的，所述片状压电模块的层叠层数为100～200层。
[0010]进一步的，所述片状压电模块包括依次层叠的第一绝缘介质片、第一电极片、压电陶瓷片、第二电极片和第二绝缘介质片；所述第一电极片和所述第二电极片设置有突出所述片状压电模块本体的引出脚，两引出脚之间呈上下错开设置。(方便和连接电极的连接，形成并联连接状态)
[0011]进一步的，所述压电陶瓷片的厚度为0.15mm～0.5mm。
[0012]进一步的，所述电极片复合在所述绝缘介质片上。
[0013]进一步的，所述第一绝缘介质片、第二绝缘介质片的尺寸大于所述第一电极片、第二电极片和压电陶瓷片的尺寸，所述第一绝缘介质片和所述第二绝缘介质片的边缘压合，形成防水密封结构。
[0014]进一步的，所述预设的压应力不小于100Mpa。
[0015]一种压电能量转化器，包括压电能量转化单元和单元控制电路，所述压电能量转
化单元如上所述的压电能量转化单元；
[0016]所述单元控制电路包括电阻、双路电子换向开关、同或门和第二比较器，及第一电能输入端、第二电能输入端、第一电能输出端、第二电能输出端和换向控制端；所述第一电能输入端、第二电能输入端分别和所述压电能量转化单元的两个电缆连接；
[0017]所述双路电子换向开关包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端和控制端，所述第一输入端通过所述电阻和所述第一电能输入端连接，所述第二输入端和所述第二电能输入端连接；所述第一输出端和所述第二输出端分别和所述第一电能输出端和所述第二电能输出端连接；
[0018]所述第二比较器包括两个输入端和一个输出端，两个输入端分别和所述电阻的两端连接；输出端和所述同或门的一个输入端连接；
[0019]所述同或门包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端和所述第二比较器的输出端连接，所述第二输入端和所述换向控制端连接，所述输出端和所述双路电子换向开关的控制端连接。
[0020]进一步的，所述双路电子换向开关包括四个双向晶闸管和一个非门，所述四个双向晶闸管相互连接形成环状：
[0021]第一双向晶闸管的第一端和第二晶闸管的第一端连接，作为所述双路电子换向开关的第一输入端；
[0022]第三双向晶闸管的第一端和第四晶闸管的第一端连接，作为所述双路电子换向开关的第二输入端；
[0023]第一双向晶闸管的第二端和第三晶闸管的第二端连接，作为所述双路电子换向开关的第一输出端；
[0024]第二双向晶闸管的第二端和第四晶闸管的第二端连接，作为所述双路电子换向开关的第二输出端；
[0025]所述非门的输出端和第一双向晶闸管的控制端、第四双向晶闸管的控制端连接；所述非门的输入端和第二双向晶闸管的控制端、第三双向晶闸管的控制端连接；所述非门的输入端和所述双路电子换向开关的控制端连接。
[0026]本专利技术的压电能量转化器可应用于波能转换，和现有的波能发电装置相比，具有以下优势：
[0027](1)可以将多个压电能量转化器并联，形成大功率的能量输出；
[0028](2)结构简单、无需机械运动机构，直接将压应力变化转换为电能，减小机械损耗；
[0029](3)由于没有运动机构，整个压电能量转化单元(或整个压电能量转化器)可采用防腐材料完全密封在一个与海水(或海气)环境隔绝的壳体中，避免了海洋环境对波能发电装置内部结构造成的腐蚀问题。
[0030](4)耐久性好，可长期使用，几乎不需要后期维护，从而大大减少了传统波能发电装置后期的巨额维护费用。
附图说明
[0031]图1是本专利技术的压电能量转化单元的结构图；
[0032]图2是本专利技术的压电能量转化单元的展开图；
[0033]图3是本专利技术的片状压电模块的结构图；
[0034]图4是本专利技术的压电能量转化器的功能框图；
[0035]图5是本专利技术涉及的双路电子换向开关的电路图；
[0036]图6是本专利技术的多个压电能量转化器的集成示意图；
[0037]图7是本专利技术的波能发电装置的第一实施例的示意图；
[0038]图8是本专利技术的波能发电装置的第二实施例的示意图。
具体实施方式
[0039]为进一步说明各实施例，本专利技术提供有附图。这些附图为本专利技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本专利技术的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
[0040]现结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。
[0041]实施例1
[0042]如图1到图3所示，本专利技术给出了一种压电能量转化单元1，由压电模组、外壳14、上法兰15、下法兰16和预紧螺栓17等组成。
[0043]压电模组由两个连接电极12、两条电缆13和多个呈层叠放置且并联连接的片状压电模块11等组成。
[0044]更具体的，片状压电模块11包括依次层叠的绝缘介质片111、电极片112、压电陶瓷片113、电极片114和绝缘介质片115；电极片112、114设置有突出片状压电模块11本体的引出脚1121、1141。
[0045]两个连接电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压电能量转化单元，其特征在于，包括：压电模组、外壳、固定施压装置和电缆；所述压电模组包括两个连接电极和通过两个连接电极并联连接的多个呈层叠放置的片状压电模块；所述固定施压装置，用于密封所述压电模组，并从所述压电模组的上下表面对所述压电模组施加预设的压应力；所述电缆，用于将所述压电模组的两个连接电极从所述固定施压装置内部引出。2.如权利要求1所述的压电能量转化单元，其特征在于：所述固定施压装置，包括外壳、上法兰、下法兰和预紧螺栓，所述外壳为空心柱体，所述压电模组封装在所述外壳内部；所述上法兰和所述下法兰通过预紧螺栓连接，所述上法兰和所述下法兰的内端面分别从所述外壳的上下开口和所述压电模组的两端面抵触，通过调节预紧螺栓从所述压电模组的上下表面给所述压电模组施加预设的压应力；所述上法兰和所述下法兰的外端面为施力面，分别和外部装置连接。3.如权利要求1所述的压电能量转化单元，其特征在于：所述片状压电模块的层叠层数为100～200层。4.如权利要求1所述的压电能量转化单元，其特征在于，所述片状压电模块包括依次层叠的第一绝缘介质片、第一电极片、压电陶瓷片、第二电极片和第二绝缘介质片；所述第一电极片和所述第二电极片设置有突出所述片状压电模块本体的引出脚，两引出脚之间呈上下错开设置。5.如权利要求4所述的压电能量转化单元，其特征在于：所述压电陶瓷片的厚度为0.15mm～0.5mm。6.如权利要求4所述的压电能量转化单元，其特征在于：所述电极片复合在所述绝缘介质片上。7.如权利要求4所述的压电能量转化单元，其特征在于，所述第一绝缘介质片、第二绝缘介质片的尺寸大于所述第一电极片、第二电极片和压电陶瓷片的尺寸，所述第一绝缘介质片和所述第二绝缘介质片的边缘压合，形成防水密封结构。8.如权利要求1所述的压电能量转化单元，其特征在于：所述预设的压应力不小于100Mpa。9.一种压电能量转化器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春嵘，马科元，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：