一种收集振荡水柱能量的海洋能收集装置的制作方法

    专利查询2025-05-24  42


    本发明涉及发电机,特别是涉及一种收集振荡水柱能量的海洋能收集装置。


    背景技术:

    1、海洋波浪能作为一种潜力巨大的能源资源,因其可再生、清洁、储量丰富且能够有效缓解石油、天然气等不可再生能源过度消耗的问题,而受到各国科学家的关注。目前已经设计了多种teng(摩擦纳米发电机)结构用于海洋蓝色能源的收集,通过teng单元的阵列组网可实现大范围低频(<5hz)海洋波浪能源的收集,摩擦纳米发电机主要包括两种摩擦方式,一种是接触式摩擦产生电荷,另一种是无接触摩擦,即通过静电感应产生电荷。

    2、相关技术中,现有的收集海洋波浪能的teng在使用时,通常是通过波浪带动摆杆摆动来带动相关介电材料摩擦发电,由于摆杆的摆动方向是固定的,当波浪沿着摆杆的摆动方向作用于摆杆时,摆杆可以将波浪能转化为自身的机械能,当波浪沿着与摆杆的摆动方向呈一定夹角作用于摆杆时,例如波浪以垂直于摆杆转动平面的方向作用于摆杆后,摆杆则难以进行有效的摆动,会影响波浪能的转化效果,进而会影响发电效果。


    技术实现思路

    1、基于此,有必要针对波浪沿着与摆杆的摆动方向呈一定夹角作用于摆杆时,摆杆难以进行有效的摆动,会影响波浪能的转化效果,进而会影响发电效果的问题,提供一种收集振荡水柱能量的海洋能收集装置。

    2、本发明提供了一种收集振荡水柱能量的海洋能收集装置,其包括:摩擦纳米发电机和振荡基座,所述摩擦纳米发电机包括:壳体,所述壳体内沿着其轴向开设有圆柱体形状的第一空腔,在所述壳体上所述第一空腔的两端分别开设有至少一个第一风口和至少一个第二风口,所述第一风口和所述第二风口均与所述第一空腔连通,所述第一风口的方向沿着所述第一空腔的切线方向朝所述第一空腔内部倾斜,所述第二风口的方向沿着所述第一空腔的切线方向朝所述第一空腔内部倾斜,以使由所述第一风口和所述第二风口进入所述第一空腔内的空气产生旋转;导电极,所述导电极的数量至少为两个且为偶数,多个所述导电极间隔设置在所述第一空腔的内壁上;转子,所述转子为两端开口的圆筒状结构,其内部形成有第二空腔,所述第二空腔的两端分别与所述第一风口和所述第二风口连通,所述转子转动连接在所述第一空腔内,且所述转子的旋转轴线与所述第一空腔的轴线共线,所述转子与所述第一空腔的内壁之间有空隙,所述转子的外壁上设置有至少一个高分子聚合物件,在所述转子转动过程中,高分子聚合物件与多个所述导电极之间发生相对转动,使相邻两个所述导电极之间发生电荷转移,进而产生交流电;振荡基座,所述振荡基座与所述壳体连接,所述振荡基座内开设有两端分别与所述第一风口和海面连通的第三空腔,所述振荡基座上设置有漂浮件,以使所述振荡基座放置在海面时,所述第三空腔的一部分位于海面上,另一部分位于海面下。

    3、作为本发明的进一步改进,所述第一风口设置有多个,且多个所述第一风口关于所述转子的轴线环形阵列分布,和/或所述第二风口设置有多个,且多个所述第二风口关于所述转子的轴线环形阵列分布。

    4、作为本发明的进一步改进,所述高分子聚合物件设置有多个,且多个所述高分子聚合物件关于所述第二空腔的轴线等间隔环形阵列分布,和/或所述导电极的数量大于两个,多个所述导电极关于所述第二空腔的轴线等间隔环形阵列分布。

    5、作为本发明的进一步改进,所述壳体内壁上开设有至少一个安装槽,所述安装槽内填充有毛发,在所述转子转动时,所述毛发与所述高分子聚合物件摩擦配合。

    6、作为本发明的进一步改进,所述漂浮件包括:至少一个漂浮板,所述漂浮板的一端与所述振荡基座连接,所述漂浮板的另一端连接有与浮球,所述浮球与所述振荡基座之间连接有加强杆。

    7、作为本发明的进一步改进,所述漂浮板的数量至少为四个,且四个所述漂浮板在所述振荡基座的周向等角度间隔分布。

    8、作为本发明的进一步改进,所述振荡基座朝向海面的一侧设置有与所述第三空腔正对的振荡浮板,所述振荡浮板与所述振荡基座之间连接有至少一个连接杆,在海浪起伏时,以使海浪从所述振荡基座与所述振荡浮板之间进入所述第三空腔内。

    9、作为本发明的进一步改进,所述壳体包括:壳身、第一定子盖板和第二定子盖板,所述第一空腔位于所述壳身内,所述第一定子盖板和所述第二定子盖板分别位于所述第一空腔的两端,且所述第一定子盖板的一端和所述第二定子盖板均与所述壳身连接,所述第一定子盖板的另一端与所述振荡基座连接,所述第一风口开设在所述第一定子盖板上,所述第二风口开设在所述第二定子盖板上。

    10、作为本发明的进一步改进,所述第一定子盖板中间设置有圆锥体结构的第一导向件,所述第二定子盖板中间设置有圆锥体结构的第二导向件,所述第一导向件和所述第二导向件的尖部均朝向所述第二空腔的外侧。

    11、作为本发明的进一步改进,所述导电极在沿着所述第一空腔周向上的长度为a,相邻两个所述导电极之间的间距为b,所述高分子聚合物件在沿着所述第二空腔周向上的长度为c,a/2<c≤a+b。

    12、与现有技术相比,本发明具备如下有益效果:

    13、1、本发明通过在振荡基座内部设置第三空腔,并且在振荡基座放置在海面时,可以保持第三空腔的部分位于水面下,这样只要海浪发生上伏时,位于第三空腔内的海水就会向上压缩第三空腔上部分的空气,以使空气由第一风口进入到第二空腔内部,再由第二风口流出,并且在海浪下降时,外部空气会由第二风口进入到第二空腔内部,再由第一风口流出,在空气经第二空腔内流动时可以带动转子进行转动,从而可以使多个导电极与多个高分子聚合物件之间发生相对转动,相邻导电极之间发生电荷转移,生成电流。由于只要海浪起伏,即可对第三空腔内上方的空气进行挤压,从而可以对多个方向的海浪能量进行收集,进而可以更好地对海浪能量进行收集,产生更多的电量。



    技术特征:

    1.一种收集振荡水柱能量的海洋能收集装置,其特征在于,其包括:摩擦纳米发电机(1)和振荡基座(2),所述摩擦纳米发电机(1)包括:

    2.根据权利要求1所述的一种收集振荡水柱能量的海洋能收集装置,其特征在于,所述第一风口(1111)设置有多个,且多个所述第一风口(1111)关于所述转子(14)的轴线环形阵列分布,和/或

    3.根据权利要求1所述的一种收集振荡水柱能量的海洋能收集装置,其特征在于,所述高分子聚合物件(15)设置有多个,且多个所述高分子聚合物件(15)关于所述第二空腔(141)的轴线等间隔环形阵列分布,和/或

    4.根据权利要求1所述的一种收集振荡水柱能量的海洋能收集装置,其特征在于,所述壳体(11)内壁上开设有至少一个安装槽,所述安装槽内填充有毛发,在所述转子(14)转动时,所述毛发与所述高分子聚合物件(15)摩擦配合。

    5.根据权利要求1所述的一种收集振荡水柱能量的海洋能收集装置,其特征在于,所述漂浮件(22)包括:至少一个漂浮板(221),所述漂浮板(221)的一端与所述振荡基座(2)连接,所述漂浮板(221)的另一端连接有与浮球(222),所述浮球(222)与所述振荡基座(2)之间连接有加强杆(223)。

    6.根据权利要求5所述的一种收集振荡水柱能量的海洋能收集装置,其特征在于,所述漂浮板(221)的数量至少为四个,且四个所述漂浮板(221)在所述振荡基座(2)的周向等角度间隔分布。

    7.根据权利要求1所述的一种收集振荡水柱能量的海洋能收集装置,其特征在于,所述振荡基座(2)朝向海面的一侧设置有与所述第三空腔(21)正对的振荡浮板(23),所述振荡浮板(23)与所述振荡基座(2)之间连接有至少一个连接杆(24),在海浪起伏时,以使海浪从所述振荡基座(2)与所述振荡浮板(23)之间进入所述第三空腔(21)内。

    8.根据权利要求2所述的一种收集振荡水柱能量的海洋能收集装置,其特征在于,所述壳体(11)包括:壳身(112)、第一定子盖板(111)和第二定子盖板(113),所述第一空腔(12)位于所述壳身(112)内,所述第一定子盖板(111)和所述第二定子盖板(113)分别位于所述第一空腔(12)的两端,且所述第一定子盖板(111)的一端和所述第二定子盖板(113)均与所述壳身(112)连接,所述第一定子盖板(111)的另一端与所述振荡基座(2)连接,所述第一风口(1111)开设在所述第一定子盖板(111)上,所述第二风口(1131)开设在所述第二定子盖板(113)上。

    9.根据权利要求8所述的一种收集振荡水柱能量的海洋能收集装置,其特征在于,所述第一定子盖板(111)中间设置有圆锥体结构的第一导向件(1112),所述第二定子盖板(113)中间设置有圆锥体结构的第二导向件(1132),所述第一导向件(1112)和所述第二导向件(1132)的尖部均朝向所述第二空腔(141)的外侧。

    10.根据权利要求9所述的一种收集振荡水柱能量的海洋能收集装置,其特征在于,所述导电极(13)在沿着所述第一空腔(12)周向上的长度为a,相邻两个所述导电极(13)之间的间距为b,所述高分子聚合物件(15)在沿着所述第二空腔(141)周向上的长度为c,a/2<c≤a+b。


    技术总结
    本发明涉及一种收集振荡水柱能量的海洋能收集装置,包括摩擦纳米发电机和振荡基座,摩擦纳米发电机包括壳体、多个导电极、转子和振荡基座;壳体内开设有第一空腔,第一空腔的两端分别设置有第一风口和第二风口,第一风口的方向沿着第一空腔的切线方向朝第一空腔内部倾斜;导电极设置在第一空腔的内壁上;转子内部形成有第二空腔,转子转动连接在第一空腔内,转子的外壁上设置有至少一个高分子聚合物件,第二空腔的两端分别与第一风口和第二风口连通;振荡基座内开设有第三空腔,第三空腔的一部分位于水面上,第三空腔的两端分别与第一风口和水面连通;本发明可以对多个方向的海浪能量进行收集,从而可以更好地收集海浪能量,输出更多电量。

    技术研发人员:洪占勇,代香港,姚博远,邬晓波,王中林
    受保护的技术使用者:北京纳米能源与系统研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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