本发明专利技术公开了一种高效利用海洋波浪能海洋伏能装置，属于发电装置技术领域，包括通过中心轴依次连接的驱动叶轮总成、摩擦震动发电总成和电磁发电总成。本发明专利技术通过合理设计叶轮结构将海洋波的能量进行有效分解，填补已有技术局限于波浪竖直运动能量、无法收集水平运动能量的空缺，提高波浪能的收集效率。水平波和垂直波能量作用于整体装置，有效地降低了TENG在中高频区的滑动摩擦产热和磨损问题,提升了TENG的工作耐久性；本发明专利技术旋转式和垂直式两种发电结构均具有摩擦充分、发电效率高，具有显著的单位体积内的发电面积的特点，提高机械能到电能的转换效率。采用行星齿轮系增速下的EMG发电装置，进一步提高了中高频下整个装置的发电上限。的发电上限。的发电上限。
【技术实现步骤摘要】
一种高效利用海洋波浪能海洋伏能装置
[0001]本专利技术公开了一种高效利用海洋波浪能海洋伏能装置，属于发电装置
技术介绍
[0002]目前，为了收集各种形式的能量，科研人员专利技术了各种各样的TENG，但是根据电极的位置和摩擦层的运动形式，TENG主要分为一下四类：垂直接触
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分离式、水平滑动式、单电极式、独立层式。
[0003]最早专利技术的TENG的工作模式即为垂直接触
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分离式，初始状态下，两电极为电中性，在外力作用下电极互相接触，而两电极材料对电子的吸引能力不同，电子在两电极间发生转移，从而使上下摩擦层间产生一定的电压，实现机械能到电能的转移。水平摩擦式正原理与垂直接触
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分离式TENG相同，只是两电极的相对运动形式从垂直于摩擦层变化为平行于摩擦层。单电极式TENG与以上两者的区别是，其有一片电极不发生绝对运动，而是固连在地面上，当电极间相对位置发生变化时，固定面会和地面产生电子的交换.独立层式正是上述几种TENG的延伸，摩擦层与两电极摩擦后携带一定电荷，其在两电极间相对运动时，两电极间会产生周期性的交流电。
[0004]与传统电磁发电机相比，TENG在收集低频、低幅、不规则运动的能量时具有明显的优势，因此其在海洋波浪能收集和发电方面的应用受到学界积极关注。
[0005]而现有的TENG发电技术缺陷如下：
[0006]首先，现有的TENG发电技术中，电极与摩擦面之间的接触紧密度对发电性能有重要影响。电荷的转移由摩擦产生，而摩擦同时也会产生热量，即机械能到热能的转换，因此，摩擦层和电极的配合精度就显得尤为重要。而由于摩擦层通常较薄且其基地通常是硬质材料，现有的TENG发电机常常存在电极与摩擦材料接触不紧密或接触摩擦过大的问题，限制了发电机的发电效率。
[0007]其次，现有的波浪能发电TENG采用内球与外壁的摩擦和接触
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分离模式发电，单位体积内发电面积较小、空间利用率低，且摩擦程度低，发电效率十分有限。
[0008]在TENG获取周围环境中机械能的实际应用中,TENG的电输出性能是我们关注的一个重要问题,其表面电荷密度是决定TENG输出性能的最重要参数。此外,中高频区域的滑动摩擦产生的热量和材料表面的巨大磨损严重降低了TENG的电输出性能。现有波浪能发电TENG多以收集波浪引起的竖直方向运动的能量为主，对波浪水平运动能量的收集能力较差，该部分波浪能量无法被充分吸收，能量转化效率低。
[0009]最后，现有的TENG海洋波浪能发电设备通常工艺流程复杂，常需采用实验室精密设备对材料进行纳米级表面处理，成本十分高。
技术实现思路
[0010]本专利技术的目的在于解决现有的发电技术单位体积内发电面积较小、空间利用率低、且摩擦程度低、发电效率低、能量转化效率低以及成本高的问题，提供了一种发电效率
高、能量转换效率以及成本低的高效利用海洋波浪能海洋伏能装置。
[0011]本专利技术所要解决的问题是由以下技术方案实现的：
[0012]一种高效利用海洋波浪能海洋伏能装置，包括通过中心轴依次连接的驱动叶轮总成、摩擦震动发电总成和电磁发电总成，其中：
[0013]所述摩擦震动发电总成包括套设在中心轴上并能沿其滑动的垂直振子，所述垂直振子分别通过与中心轴固定配合的上小封盖和下小封盖封闭安装在定子内，所述垂直振子两端分别通过弹簧总成与上小封盖和下小封盖配合进行轴向定位，所述上小封盖和下小封盖分别与定子两端卡槽连接，所述上小封盖、下小封盖、定子通过两个防水轴承与中心轴旋转配合的上大封盖和下大封盖封闭安装在内侧设有兔毛的转子内，所述上小封盖与上大封盖之间以及下小封盖与下大封盖之间分别通过转盘轴承连接在一起，所述定子外侧设有第一储能电极对和覆盖于第一储能电极对表面的第一FEP介电膜与兔毛配合，所述定子内侧设有第二储能电极对和覆盖于第二储能电极对表面的第二FEP介电膜，所述垂直振子外侧设有与第二储能电极对和第二FEP介电膜相对应的PTFE薄膜；
[0014]所述电磁发电总成包括固定套设在中心轴一端上的线圈发电总成以及与下大封盖连接的磁铁发电总成，所述线圈发电总成与磁铁发电总成通过第二转盘轴承相对配合连接，所述驱动叶轮总成与上大封盖配合定位。
[0015]优选的是，所述上小封盖的中部上小封盖安装孔通过第一定位键与中心轴周向配合定位，所述第一定位键通过套设在中心轴的第一小端盖限位固定，所述下小封盖的中部下小封盖安装孔通过第二定位键与中心轴周向配合定位，所述第二定位键通过套设在中心轴的第二小端盖限位固定。
[0016]优选的是，所述弹簧总成包括套着在中心轴上且一端与垂直振子端部配合的弹簧，所述弹簧的另一端用过套设在中心轴上的圆形小铁片与上下小封盖内侧配合。
[0017]优选的是，所述线圈发电总成包括与中心轴固定配合的固定行星架，所述固定行星架远离摩擦震动发电总成一侧设有三个行星轴，三个所述行星轴上分别通过行星轴承转动设置有行星轮，线圈支撑架分别套设在三个所述行星轴端部，所述线圈支撑架通过分别套设在三个行星轴端部的轴端挡圈进行限位固定，所述线圈支撑架远离摩擦震动发电总成一侧圆形阵列布置有多个线圈，所述磁铁发电总成包括一端与下大封盖连接的磁铁发电外壳，所述磁铁发电外壳一端内部固定有轴线与中心轴共线的轴承座，所述轴承座上旋转设置有太阳轴的一端，所述太阳轴上固定套设有磁铁支撑台，所述磁铁支撑台上有多个与线圈相对圆形阵列布置的磁铁，所述太阳轴穿过线圈支撑架的另一端固定有分别与三个行星轮配合的太阳轮，所述磁铁发电外壳内侧分别设有齿圈和环台，所述齿圈分别与三个行星轮配合，所述第二转盘轴承的内圈和外圈分别与固定行星架靠近摩擦震动发电总成一侧边沿以及环台连接。
[0018]优选的是，所述固定行星架的中部行星架安装孔通过第三定位键与中心轴周向配合定位，所述第三定位键通过套设在中心轴的第三小端盖限位固定。
[0019]优选的是，所述驱动叶轮总成包括套设在中心轴上且与上大封盖连接的叶轮中心轴，所述叶轮中心轴上分别通过小型单向轴承和大型单向轴承旋转套设有叶轮，所述小型单向轴承和大型单向轴承通过套设在叶轮中心轴上且与叶轮两端固定的小端盖和大端盖轴向定位。
[0020]优选的是，所述小型单向轴承的内圈和外圈分别通过小型轴承内齿圈键和小型轴承外齿圈键分别与叶轮中心轴和叶轮周向配合定位，所述大型单向轴承的内圈和外圈分别通过大型轴承内齿圈键和大型轴承外齿圈键分别与叶轮中心轴和叶轮周向配合定位。
[0021]本专利技术一种高效利用海洋波浪能海洋伏能装置相对于现有而言具有的有益效果：
[0022]本专利技术通过合理设计叶轮结构将海洋波的能量进行有效分解，填补已有技术局限于波浪竖直运动能量、无法收集水平运动能量的空缺，提高波浪能的收集效率。水平波和垂直波能量作用于整体装置，有效地降低了TENG在中高频区的滑动摩擦产热和磨损问题,提升了TENG的工作耐久性；
[0023]本专利技术旋转式和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高效利用海洋波浪能海洋伏能装置，其特征在于，包括通过中心轴(400)依次连接的驱动叶轮总成(300)、摩擦震动发电总成(200)和电磁发电总成(100)，其中：所述摩擦震动发电总成(200)包括套设在中心轴(400)上并能沿其滑动的垂直振子(216)，所述垂直振子(216)分别通过与中心轴(400)固定配合的上小封盖(202)和下小封盖(210)封闭安装在定子(205)内，所述垂直振子(216)两端分别通过弹簧总成与上小封盖(202)和下小封盖(210)配合进行轴向定位，所述上小封盖(202)和下小封盖(210)分别与定子(205)两端卡槽连接，所述上小封盖(202)、下小封盖(210)、定子(205)通过两个防水轴承(212)与中心轴(400)旋转配合的上大封盖(201)和下大封盖(211)封闭安装在内侧设有兔毛(204)的转子(203)内，所述上小封盖(202)与上大封盖(201)之间以及下小封盖(210)与下大封盖(211)之间分别通过转盘轴承(213)连接在一起，所述定子(205)外侧设有第一储能电极对(206)和覆盖于第一储能电极对(206)表面的第一FEP介电膜(207)与兔毛(204)配合，所述定子(205)内侧设有第二储能电极对(217)和覆盖于第二储能电极对(217)表面的第二FEP介电膜(218)，所述垂直振子(216)外侧设有与第二储能电极对(217)和第二FEP介电膜(218)相对应的PTFE薄膜(219)；所述电磁发电总成(100)包括固定套设在中心轴(400)一端上的线圈发电总成以及与下大封盖(211)连接的磁铁发电总成，所述线圈发电总成与磁铁发电总成通过第二转盘轴承(115)相对配合连接，所述驱动叶轮总成(300)与上大封盖(201)配合定位。2.根据权利要求1所述的一种高效利用海洋波浪能海洋伏能装置，其特征在于，所述上小封盖(202)的中部上小封盖安装孔通过第一定位键(220)与中心轴(400)周向配合定位，所述第一定位键(220)通过套设在中心轴(400)的第一小端盖(221)限位固定，所述下小封盖(210)的中部下小封盖安装孔通过第二定位键(214)与中心轴(400)周向配合定位，所述第二定位键(214)通过套设在中心轴(400)的第二小端盖(209)限位固定。3.根据权利要求2所述的一种高效利用海洋波浪能海洋伏能装置，其特征在于，所述弹簧总成包括套着在中心轴(400)上且一端与垂直振子(216)端部配合的弹簧(208)，所述弹簧(208)的另一端用过套设在中心轴(400)上的圆形小铁片(215)与上下小封盖内侧配合。4.根据权利要求3所述的一种高效利用海洋波浪能海洋伏能装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李天宇，王啸，李好发，李少奇，刘文庆，杨庭毅，黄思成，刘惠影，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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