本发明专利技术公开了一种海浪及风力发电装置，其特征在于：包括一个封闭的腔体、至少三个微发电结构体，所述的微发电结构体由弹性部件、压电材料、永磁铁和线圈组成；所述的微发电结构体固定在腔体的内壁上，其中的三个微发电结构所在轴向线成三维正交状态；所述的腔体的内空间大小应能支持本装置漂浮在水面上；所述的压电材料固定在弹性部件外表面；所述的弹性部件同时驱动两个发电单元对外输出电能，一个利用压电材料的正压电效应输出电能，另一个利用电磁感应原理输出电能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源设施领域，特别涉及一种海浪及风力发电装置。
技术介绍
当今世界能源紧张，寻找新的能源问题是世人最为迫切的渴求，特别是寻找地球上再生能源更是人们所追求的目标。地球上海洋的波浪是一种蕴藏着巨大的能量，人们不断努力寻找各种各样的方法，去开发这一巨大的再生能源而实践探索，开发出多种类型的发电装置。国内外学者提出了多种海浪发电方式，大多利用各类机械装置将海浪的往复直线运动转换成旋转运动，进而由旋转电机进行能量转换，或者使用直线电机将进行能量转换。但不管是采用旋转电机还是直线电机，由于海浪运动速度较慢，发电机体积和质量一般较大，制造成本较高，若使用传统齿轮箱进行增速，增加发电机动子速度，必然会带来系统效率降低，需要定期维护等问题。现有的风轮发电装置，一般都包含一个风轮机构，受水面发电应用环境的影响，风轮机构的安装高度受到限制，同时在诸如航标等浮动平台上，风轮机构的固定本身就有一定难度。风轮机构暴露在空气之中，并且有一定的高度，容易受到风浪的袭击而损坏，导致无法工作，浮动平台供电，尤其是远离海岸线的位置，维护起来非常困难。另外风轮机构等成本较高，并且风轮发电方式还存在一个最小启动风速，低于该风速，将不能正常工作。
技术实现思路
本专利技术的目的 在于，针对上述现有技术的不足，提供一种使用海浪、风力发电的装置，该装置还可以用做水力、振动能等可再生能源发电装置。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现: 一种海浪及风力发电装置，包括一个封闭的腔体、至少三个微发电结构体；所述的微发电结构体固定在腔体的内壁上，其中的三个微发电结构所在轴向线成三维正交状态；所述的腔体的内空间大小应能支持本装置漂浮在水面上；所述的微发电结构体由弹性部件、压电材料、永磁铁和线圈组成；所述的压电材料固定在弹性部件外表面；所述的弹性部件同时驱动两个发电单兀对外输出电能，一个利用压电材料的正压电效应输出电能，另一个利用电磁感应原理输出电能。作为进一步优化，弹性部件可以是悬臂梁，悬臂梁的一端为固定端，另一端为自由端，所述自由端产生与悬臂梁上下表面垂直的运动。作为进一步优化，弹性部件也可以是弹簧，弹簧的一端为固定端，另一端为自由端，所述自由端产生与弹簧伸缩方向一致的运动。作为进一步优化，使用悬臂梁作为弹性部件时，可以是永磁铁与悬臂梁的自由端相连，随自由端一起做与悬臂梁上下表面垂直的运动；所述线圈位置固定，位于永磁铁的磁场范围之内；永磁铁随悬臂梁自由端一起运动时，线圈中的磁感应强度发生变化，从而输出电能。作为进一步优化，使用悬臂梁作为弹性部件时，也可以是线圈与悬臂梁的自由端相连，随自由端一起做与悬臂梁上下表面垂直的运动；所述永磁铁位置固定；所述的线圈位于永磁铁的磁场范围之内；线圈随悬臂梁自由端一起运动时，线圈中的磁感应强度发生变化，从而输出电能。作为进一步优化，使用弹簧作为弹性部件时，可以是永磁铁与弹簧的自由端相连，随自由端一起做与弹簧伸缩方向一致的运动；所述线圈位置固定，位于永磁铁的磁场范围之内；永磁铁随弹簧自由端一起运动时，线圈中的磁感应强度发生变化，从而输出电能。作为进一步优化，使用弹簧作为弹性部件时，也可以是线圈与弹簧的自由端相连，随自由端一起做与弹簧伸缩方向一致的运动；所述永磁铁位置固定；所述的线圈位于永磁铁的磁场范围之内；线圈随弹簧自由端一起运动时，线圈中的磁感应强度发生变化，从而输出电能。作为进一步优化，永磁铁可以是条形磁铁，从线圈中央穿过。作为进一步优化，永磁铁也可以是U型磁铁，线圈的一部分位于磁铁的U型空隙中。作为进一步优化，微发电结构体还包括两个整流电路，压电材料的电能输出端和线圈的电能输出端分别连接在整流电路的输入端。 本专利技术创造与现有技术相比，具有如下特征: 1、海浪、风能、振动能都是清洁能源，不会产生化学污染，是一种取之不尽的能源。2、本专利技术整体使用漂浮结构，对海水深度不做要求，既可以部署在近海岸边，又可以部署在远离海岸线的区域，施工容易、对环境破坏小。3、本专利技术不受海浪强度限制，转换效率高，可充分地利用小、中、大海浪的波能发电。4、本专利技术可作为风力发电装置使用，在本专利技术装置上增加暴露在空气中的固定叶片，即可进行风力发电。该叶片主要用于增大风阻，故而制作简单，形状灵活，不受风速大小等因素的限制。风力发电可以与波浪发电同时进行，也可以将本装置添加固定叶片后悬挂在风口，单独进行风力发电。 5、本专利技术可用作振动能发电，如直接放置在车船上，获取振动能发电。6、本专利技术可以作为水力发电装置使用。可以部署内陆的河流中，此时可以使用绳子牵引，让装置潜浮在水中。受水流冲击，装置将在绳子末端做不规则摆动，进而带动微发电单元发电。不需要拦河造坝抬高水位，建设成本低，维护简单，稳定性高，对生态环境没有影响，不受地势、水量等因素的限制。7、装置内每个微发电结构体都能对捕获的能量，同时通过正压电效应和电磁感应原理两种方式转化为电能，可发挥两种能量转化方式的优势，克服各自的不足，结构设计巧妙，能量转化效率高。8、该装置根据发电功率的要求可以设计成大小不等的体积，可在海面上单独设置，也可以多台联网设置，建立一个大型发电厂，将可以发出巨大的电力，大大缓解能源紧缺状况。9、该装置可作为航标灯等海洋仪器设备供电、也可以通过电缆输送到海岛或沿岸并网供电，还可用在偏远山区供电，其应用领域很广。10、装置的腔体外壳，具备一定的抗冲击和抗腐蚀老化能力，可以抵御高强度风浪的冲击。主要部件位于封闭腔内，不受海水腐蚀危害,寿命长、建设和运行成本低,且系统组成简单、维护方便、能量转化率高。11、本专利技术可靠性高，装置内部包含多个独立的微发电结构体，既可以充分吸收能量，提高转化效率，也同时增强中装置的整体的可靠性，即便其中部分损坏，整个装置仍能进行电能转化。附图说明图1为海浪及风力发电装置结构示意图。图2为永磁铁固定的悬臂梁式微发电结构体实施例1结构示意图。图3为永磁铁固定的悬臂梁式微发电结构体实施例2结构示意图。图4为线圈固定的悬臂梁式微发电结构体实施例1结构示意图。图5为线圈固定的悬臂梁式微发电结构体实施例2结构示意图。图6为永磁铁固定的弹簧式微发电结构体实施例1结构示意图。图7为永磁铁固定的弹簧式微发电结构体实施例2结构示意图。图8为线圈固定的弹簧式微发电结构体实施例1结构示意图。图9为线圈固定的弹簧式微发电结构体实施例2结构示意图。图10为一种并联方式汇聚的电路结构示意图。图11为悬臂梁及压电材料部位放大效果图。图12为弹簧及压电材料部位放大效果图。图13为截取弹簧及压电材料部位的一个片段放大后效果图。图14为单个发电单元整流后波形效果示意图。图15为多个发电单元整流后汇聚效果示意图。其中(I)弹性部件为悬梁臂的微发电结构体(2)弹性部件为弹簧的微发电结构体(3)封闭的腔体具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，一种海浪及风力发电装置，包括一个封闭的腔体、至少三个微发电结构体。微发电结构体由弹性部件、压电材料、永磁铁和线圈组成。微发电结构体固定在腔体的内壁上，其中的三个微发电结构所在轴向线成三维正交状态，不论振动能量方向如何，其中至少两个发电结构可以最大限度的吸收该能量。腔体的内空间大小应能支持本装置漂浮在水面上；压电材料固定在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种海浪及风力发电装置，其特征在于：包括一个封闭的腔体、至少三个微发电结构体；所述的微发电结构体固定在腔体的内壁上，其中的三个微发电结构所在轴向线成三维正交状态；所述的腔体的内空间大小应能支持本装置漂浮在水面上；所述的微发电结构体由弹性部件、压电材料、永磁铁和线圈组成；所述的压电材料固定在弹性部件外表面；所述的弹性部件同时驱动两个发电单元对外输出电能，一个利用压电材料的正压电效应输出电能，另一个利用电磁感应原理输出电能。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张平，沈新秀，张秋平，
申请(专利权)人：张平，
类型：发明
国别省市：
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