一种用于桥墩的压电-电磁式波浪能转换装置的制作方法

本实用新型涉及波浪能技术领域，具体是一种用于桥墩的压电-电磁式波浪能转换装置。

背景技术：

波浪能转换装置通常用于将海洋波浪的各种运动产生的动能转换成电能。目前常用的波浪能转换装置根据安装位置分为岸边、近海和远海波浪能转换装置。岸边式波浪能转换装置结构简单，但因泥沙较多，导致能量转换效率较低，如limpet波浪能转换装置；近海式波浪能转换装置大多为沉浸式波浪能转换装置，成本较低，但因安装在海底，捕获的能量会随着海面高度的变化而变化，且影响海洋生态，如英国的oyster波浪能转换装置；远海式波浪能转换装置大多为漂浮式波浪能转换装置，可获得较多的能量，但需要高性能的系泊装置，同时，极端气候环境中的自保能力要求较高，且成本较高，如英国的wavedragon波浪能转换装置。

压电材料体积小，重量轻，压电式发电装置具有能量密度大、无电磁干扰、易于加工，便于实现小型化和集成化等诸多优点，具有非常广阔的应用前景。现有技术中，将压电材料应用于波浪能转换装置并不多见，申请号为cn207010576u的实用新型专利公开一种利用波浪能的新型压电发电装置，通过利用与圆柱杆连接的弹簧对压电陶瓷片进行挤压而发电，适用于水下的洋流，安装较为复杂。与洋流相比，水面波浪能所蕴含的能量更高，产生的电能更多，但很少有水面波浪能转换装置。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种波浪能转换效率高、结构简单、环境适应性强的波浪能转换装置。

本实用新型提供了一种用于桥墩的压电-电磁式波浪能转换装置，包括套置在桥墩外的蛇形电线、套置在蛇形电线外的浮力套筒、套置在浮力套筒外的漂浮体，其中，浮力套筒外表面设有压电薄膜，浮力套筒上下两端设有桥墩径向的凸起，该凸起朝向漂浮体，用于防止漂浮体从浮力套筒脱落，浮力套筒底侧表面上设有多个浮力球和多个固定浮力球的固定支架，漂浮体内部设有相对放置的异极磁铁，压电薄膜通过导线与充电电池或照明灯或警示装置连接。

与现有技术相比，本申请压电-电磁式波浪能转换装置具有以下优点：

(1)与位于水下的洋流相比，采用浮力套筒和漂浮体，可使波浪能转换装置漂浮于水面，波浪能基础能量更高；

(2)由于海边的波浪高度时高时低，对波浪能的转换造成一定影响，而本申请在浮力套筒上下两端设有凸起，这样就能限制漂浮体在浮力套筒范围内运动，使漂浮体一直撞击浮力套筒，环境适应性强；

(3)波浪来临时，浮力套筒外表面与漂浮体表面撞击，使浮力套筒外表面的压电薄膜受到挤压，提升了波浪能转换效率；

(4)蛇形电线处于漂浮体内异极磁铁形成的磁场内，漂浮体运动时，蛇形电线与漂浮体相对运动，磁力线被蛇形电线切割，从而将波浪上下运动产生的动能转换成电能；

(5)在浮力套筒底侧表面上设置多个浮力球，可调节浮力套筒露出水平面的高度，环境适应力强；

(6)压电薄膜通过导线将转换来的电能输送到外部，可给电池充电，也可使照明灯或警示装置工作；

(7)本申请的波浪能转换装置主要采用蛇形电线、浮力套筒、装有异极磁铁的漂浮体、导电薄膜，结构简单、材质要求低，不仅能通过正压电效应发电，还能通过切割磁力线发电，适合大范围使用。

进一步地，漂浮体外形可为环形或其它形状，内部结构可为腔体或其他可漂浮水面的结构，材质为橡胶或其它材料，桥墩轴向截面为圆形或其它形状。

进一步地，浮力套筒上下两端凸起的高度大于两倍漂浮体到浮力套筒外表面压电薄膜的距离，这是为了防止极端情况下，漂浮体一侧与浮力套筒一侧外表面压电薄膜接触时，漂浮体的另一侧从浮力套筒另一侧脱落，增加了压电-电磁式波浪能转换装置的稳定性。

进一步地，压电薄膜内设有多个压电元件，多个压电元件可进一步提升压电薄膜能量转换效率。

进一步地，压电薄膜上设有信号电极和接地电极，信号电极与导线连接，接地电极与桥墩连接。

进一步地，固定支架通过紧固螺钉固定在浮力套筒底侧表面上，增强了固定支架的稳定性。

进一步地，多个所述浮力球按浮力套筒内表面周向排列，使浮力套筒在水面上的位置更稳定。

进一步地，浮力球为弹性的中空球体，增加或减少浮力球数量可调节浮力套筒露出水平面的高度，灵活性更高。

进一步地，压电型波浪能转换装置可用于其他水中建筑物或岸边建筑物。

进一步地，浮力套筒内表面上设有底板，可以减少浮力套筒对桥墩的冲击，底板通过固定螺钉固定在浮力套筒上，底板的材质为橡胶材料。

再进一步地，漂浮体内部的异极磁铁为一对异极磁铁或多对异极磁铁。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为实施例中一种用于桥墩的压电-电磁式波浪能转换装置的侧视透视示意图；

图2为实施例中一种用于桥墩的压电-电磁式波浪能转换装置的俯视示意图；

图3为实施例中一种用于桥墩的压电-电磁式波浪能转换装置的蛇形电线透视示意图；

其中，1、桥墩，2、浮力套筒，21、凸起，22、固定支架，23、紧固螺钉，24、底板，25、固定螺钉，3、环形漂浮体，4、压电薄膜，41、信号电极，42、接地电极，5、浮力球，6、导线，7、蛇形电线，8、异极磁铁。

具体实施方式

为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。

在本实用新型中，术语“外表面”、“内表面”、“轴向”、“径向”、“周向”、“上端”、“下端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅用于说明各部件或组成部分之间的相对位置关系，并不特别限定各部件或组成部分的具体安装方位。

术语“套置”、“设有”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机构连接；可以是直接连接，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

一种用于桥墩1的压电-电磁式波浪能转换装置，如图1、2、3所示，包括套置在桥墩1外的蛇形电线7、套置在蛇形电线7外的浮力套筒2、套置在浮力套筒2外的环形漂浮体3，其中，浮力套筒2外表面设有压电薄膜4，浮力套筒2上下两端设有桥墩1径向的凸起21，该凸起21朝向漂浮体，用于防止环形漂浮体3从浮力套筒2脱落。

浮力套筒2底侧表面上设有12个浮力球5，浮力球5为弹性的中空球体，12个浮力球5按浮力套筒2内表面周向均匀排列。每个浮力球5均同浮力套筒2底侧表面上的固定支架22固定，固定支架22通过紧固螺钉23固定在浮力套筒2底侧表面上。

环形漂浮体3内部设有一对相对放置的异性磁铁，其中s极与n极各占环形漂浮体3内部的一半，即各为半环形。

压电薄膜4通过导线6与充电电池或照明灯或警示装置连接。

压电薄膜4上设有信号电极41和接地电极42，信号电极41与导线6连接，接地电极42与桥墩1连接。

浮力套筒2内表面上设有底板24，可以减少浮力套筒2对桥墩1的冲击，底板24通过固定螺钉25固定在浮力套筒2上。

本实施例的压电-电磁式波浪能转换装置工作过程是这样的：当波浪来临时，浮力套筒2在桥墩1轴向与径向运动，由于浮力套筒2套置在桥墩1外侧，此时的浮力套筒2内表面一侧的底板24会减缓浮力套筒2对桥墩1的冲击；环形漂浮体3与浮力套筒2撞击，浮力套筒2外表面的压电薄膜4受力变形而产生电压，并通过导线6对充电电池进行充电或点亮照明灯和警示装置；同时，浮力球5支撑浮力套筒2上下运动，当环形漂浮体3内表面一侧与浮力套筒2外表面一侧的压电薄膜4接触时，环形漂浮体3的另一侧压电薄膜4到浮力套筒2外表面的压电薄膜4距离不会超过凸起21的高度，增加了波浪能转换装置的稳定性；再者，环形漂浮体3运动时，环形漂浮体3与桥墩1相对运动，从而使桥墩1外表面的蛇形电线7切割环形漂浮体3内部s-n异极磁铁8形成磁场，蛇形电线7内形成电流，进而对充电电池进行充电或点亮照明灯和警示装置。值得注意的是，蛇形电线7切割环形漂浮体3内部s-n极磁铁形成磁场时，环形漂浮体3会受到一个与其自身运动方向相反的作用力。