一种利用介电弹性体发电的波浪能发电机
阅读说明：本技术 一种利用介电弹性体发电的波浪能发电机 (Wave energy generator utilizing dielectric elastomer to generate electricity ) 是由 韩冰峰 程敏 窦永香 刘振 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种利用介电弹性体发电的波浪能发电机,包括浮漂体、上介电发电单元、下介电发电单元、移动轴和阻尼板；所述阻尼板固定于所述移动轴下端部；所述上介电发电单元和所述下介电发电单元均由锥形介电弹性体和粘接于所述介电弹性体上的扇形电极组成；所述介电弹性体的底面固定于所述漂浮体的上下两侧；所述移动轴穿过所述介电弹性体和所述漂浮体,且与所述介电弹性体的顶部固定,与所述漂浮体滑动连接。本发明的技术方案解决了利用介电弹性体的波浪能发电机结构复杂,效率较低等问题。(The invention provides a wave energy generator for generating power by utilizing a dielectric elastomer, which comprises a floating body, an upper dielectric power generation unit, a lower dielectric power generation unit, a movable shaft and a damping plate, wherein the floating body is arranged on the upper dielectric power generation unit; the damping plate is fixed at the lower end part of the moving shaft; the upper dielectric power generation unit and the lower dielectric power generation unit are both composed of a conical dielectric elastomer and a sector electrode bonded on the dielectric elastomer; the bottom surface of the dielectric elastomer is fixed on the upper side and the lower side of the floating body; the moving shaft penetrates through the dielectric elastomer and the floating body, is fixed with the top of the dielectric elastomer and is connected with the floating body in a sliding mode. The technical scheme of the invention solves the problems of complex structure, low efficiency and the like of the wave energy generator utilizing the dielectric elastomer.)
技术领域
本发明涉及波浪能发电领域，具体而言，尤其涉及一种利用介电弹性体发电的波浪能发电机。
背景技术
化石能源日益枯竭，太阳能、风能、海洋能等清洁能源备受瞩目。海洋能分布广阔，利用方便，可提供巨大的能量。波浪能是一种相对稳定的能量，是技术上相对成熟的海洋能之一。
介电弹性体是一种点活性聚合物，可通过材料的变形将机械能转换成电能。传统的电磁发电装置容易被损毁，利用介电弹性体材料获取海洋能是一种较好的选择。
利用介电弹性体材料获取海洋能方面的研究较少，该领域存在的主要问题是介电弹性体材料如何与波浪能装置相匹配，让波浪能装置更简洁、更高效。
一种浮标式介电弹性体波浪能发电机(公开号CN109458290A)。公开了一种浮标式介电弹性体波浪能发电机，包括：防水外壳包围住金属内壳；多层叠堆式-介电弹性体转换装置安装于金属内壳内侧；小弹簧位于多层叠堆式-介电弹性体转换装置和圆盘之间，并固定于金属内壳内侧；绝缘杆穿过防水外壳延伸至金属内壳内，并穿过多层叠堆式-介电弹性体转换装置与圆盘相连；其中，绝缘杆的顶部安装有浮标；大弹簧一端与圆盘的底部相连，另一端与防水外壳内侧底部连接。浮标随着波浪上下起伏，绝缘杆随着浮标上下运动，带动多层叠堆式-介电弹性体转换装置上下拉伸或收缩，产生直流电，将直流电充进蓄电池中，实现了利用介电弹性体来进行海洋能发电。这种波浪能发电装置大部分在水下，随着弹簧不断伸长压缩，发电单元所在空间的气密性性有很大挑战，堆栈式介电弹性转换装置虽然发电量比较高，所要求的直接作用力很大，平衡弹簧的另一端固定端要么固定在海底，要么利用阻尼板，平衡弹簧另一端如果固定在海底，让波浪能装置变得容易损毁，平衡弹簧另一端如果固定在阻尼板上，波浪能装置在水小存在动密封问题，大大降低波浪装置使用寿命。
山东科技大学发明公开了一种基于介电弹性体的振荡浮子式波浪能发电装置，属于海洋能发电装置技术领域。其包括波浪能采集结构、高压打气机构、气体储能机构、气驱换向机构、介电弹性体发电套筒及漂浮结构，波浪能采集结构包括浮子和连接杆，连接杆的底部与浮子连接，其顶部连接在高压打气机构的碗状活塞上，使用状态下，浮子随海面波浪上下起伏或摇摆，使得连接杆运动，连接杆进一步带动碗状活塞上下运动；碗状活塞上下移动挤压空气并使其流入所述气体储能机构；介电弹性体发电套筒通过输气管道连接气驱换向机构的小气缸。本发明易于小型化且成本低廉，具有优良的机电转换特性，故可以长时间持续供电，能量收集效率高。该专利是利用波浪能装置采集波浪能，将波浪能转换为气体势能，然后利用气体推动介电发电单元发电，从能量转换效率来讲，发电效率较低。
发明内容
根据上述提出现有利用介电弹性体的波浪能发电机结构复杂，效率较低等技术问题，而提供一种利用介电弹性体发电的波浪能发电机。本发明主要利用。
本发明采用的技术手段如下：
一种利用介电弹性体发电的波浪能发电机，包括浮漂体、上介电发电单元、下介电发电单元、移动轴和阻尼板；
所述阻尼板固定于所述移动轴下端部；
所述上介电发电单元和所述下介电发电单元均由锥形介电弹性体和粘接于所述介电弹性体上的扇形电极组成；
所述介电弹性体的底面固定于所述漂浮体的上下两侧；所述移动轴穿过所述介电弹性体和所述漂浮体，且与所述介电弹性体的顶部固定，与所述漂浮体滑动连接。
进一步地，所述阻尼板通过螺栓或焊接固定于移动轴下端部。
进一步地，所述扇形电极包括扇形外侧柔性电极和扇形内侧柔性电极；所述扇形内侧柔性电极和所述扇形外侧柔性电极分别通过导电胶粘在所述介电弹性体内外两侧。
进一步地，所述上介电发电单元和所述下介电发电单元外表面通过覆盖一层绝缘膜或者包覆柔性绝缘材料进行密封。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的利用介电弹性体发电的波浪能发电机，设置的阻尼板式发电装置，利用双介电弹性体调节装置平衡，结构简洁，发电效率较高。
基于上述理由本发明可在波浪能发电等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述利用介电弹性体的波浪能发电机结构示意图。
图2为介电发电单元结构示意图。
图中：1、上介电发电单元；2、浮漂体；3、下介电发电单元；4、移动轴；5、阻尼板；6、外侧柔性电极；7、内侧柔性电极；8、介电弹性体。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
如图1-2所示，本发明提供了一种利用介电弹性体发电的波浪能发电机，包括浮漂体2、上介电发电单元1、下介电发电单元3、移动轴4和阻尼板5；
所述阻尼板5固定于所述移动轴4下端部；
所述上介电发电单元1和所述下介电发电单元3均由锥形介电弹性体8和粘接于所述介电弹性体8上的扇形电极组成；
所述介电弹性体8的底面固定于所述漂浮体2的上下两侧；所述移动轴4穿过所述介电弹性体8和所述漂浮体2，且与所述介电弹性体8的顶部固定，与所述漂浮体2滑动连接。
进一步地，所述阻尼板5为圆形，所述阻尼板5通过螺栓或焊接固定于移动轴4下端部。
进一步地，所述扇形电极包括扇形外侧柔性电极6和扇形内侧柔性电极7；所述扇形内侧柔性电极7和所述扇形外侧柔性电极6分别通过导电胶粘在所述介电弹性体8内外两侧。
进一步地，所述上介电发电单元1和所述下介电发电单元3外表面通过覆盖一层绝缘膜或者包覆柔性绝缘材料进行密封，防止漏电。
由于水的阻尼比较大，因此在波浪的作用下，介电弹性体在力作用下，有微小的变形，所以移动轴相对浮漂体也会产生微量的变形，进而可以在浮漂体内上下移动，导致阻尼板与浮漂体也会产生相对运动，上、下介电发电单元的介电弹性体充当了平衡弹簧的作用，维持阻尼板和浮漂体的相对平衡。随着介电弹性体不断被拉伸和压缩，柔性电极不断产生电流，在外置电压施加偏置电压时，介电弹性体不断将海洋动能转换为电能。通过基本的桥式整流电路和超级电容可为海洋无线传感网节点或小型电子器件提供能量。
本发明利用波浪作用力直接作用在锥形介电弹性体上，与现有技术中利用波浪相互作用力，先转换成气体的压缩内能，然后利用气体推动介电发电机单元上的方案相比，从能量转换效率来讲，直接转换效率优于间接转换的效率，从发电单元的结构上来讲，本发明的发电单元既充当能量产生模块，又充当了弹性单元，协调波浪能装置能在平衡位置往复运动。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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