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专利号: 2023110698517
申请人: 河南工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于微分几何特征非线性化压电振子(106)的波浪发电浮体,包括压电储能模块(1)、太阳能发电模块(2)、多个压电激振模块(3),其特征在于:压电储能模块(1)包括浮块(102)、挂环(103)、储能电池组(105)、压电振子(106);压电储能模块(1)外部安装有多个圆周均布的浮块(102)和多个圆周均布的挂环(103);浮块(102)数量与挂环(103)数量相等;压电储能模块(1)内部安装有一个储能电池组(105)和多组圆周均布的压电振子(106);

每组压电振子(106)内部为多个等距排列的压电振子(106);压电振子(106)本体的延展路径基于微分几何特征非线性化的空间曲线,该空间曲线为母线(10605);母线(10605)为平面内圆周闭合的正弦曲线在圆柱面上的映射;太阳能发电模块(2)包括一个主光伏板(201)和多个副光伏板(202);副光伏板(202)数量浮块(102)数量相等;副光伏板(202)关于主光伏板(201)圆周均布;副光伏板(202)的两端分别与主光伏板(201)和浮块(102)固定连接;

太阳能发电模块(2)内还设置有一个电能收集系统;主光伏板(201)、所有副光伏板(202)和所有组的压电振子(106)均与电能收集系统的输入端电连接;电能收集系统的输出端与储能电池组(105)的输入端电连接;压电激振模块(3)圆周均布地固定安装在压电储能模块(1)外部上;压电激振模块(3)的数量与压电振子(106)的组数相同;每组压电振子(106)内的所有压电振子(106)均与对应压电激振模块(3)的输出端接触配合。

2.如权利要求1所述的一种基于微分几何特征非线性化压电振子(106)的波浪发电浮体,其特征在于:母线(10605)在o‑xyz空间直角坐标系中的参数方程为

式中:R‑径向分布圆半径,mm;a‑波幅系数,mm;s‑主波数;w‑次波数的一半;r‑轴向分布圆半径,mm;b‑波形系数,mm;φ‑角位置参数坐标,rad;t‑角位置边界值,rad。

3.如权利要求1所述的一种基于微分几何特征非线性化压电振子(106)的波浪发电浮体,其特征在于:母线(10605)在o‑xyz空间直角坐标系中的参数方程为

式中:R‑径向分布圆半径,mm;a‑波幅系数,mm;s‑主波数;w‑次波数的一半;r‑轴向分布圆半径,mm;b‑波形系数,mm;φ‑角位置参数坐标,rad;t‑角位置边界值,rad。

4.如权利要求1所述的一种基于微分几何特征非线性化压电振子(106)的波浪发电浮体,其特征在于:母线(10605)在o‑xyz空间直角坐标系中的参数方程为

式中:R‑径向分布圆半径,mm;a‑波幅系数,mm;s‑主波数;w‑次波数的一半;r‑轴向分布圆半径,mm;b‑波形系数,mm;φ‑角位置参数坐标,rad;t‑角位置边界值,rad。

5.如权利要求2‑4任一条所述的一种基于微分几何特征非线性化压电振子(106)的波浪发电浮体,其特征在于:压电振子(106)包括第一压电层(10601)、中间层(10602)、第二压电层(10603)、两个导电层(10604);中间层(10602)由金属材料制成;第一压电层(10601)和第二压电层(10603)由压电晶体或压电陶瓷制成;中间层(10602)的两侧通过导电胶分别与第一压电层(10601)和第二压电层(10603)粘合;第一压电层(10601)的导电侧通过导电胶与第一个导电层(10604)粘合;第二压电层(10603)的导电侧通过导电胶与第二个导电层(10604)粘合;导电层(10604)为导电薄膜。

6.如权利要求5所述的一种基于微分几何特征非线性化压电振子(106)的波浪发电浮体,其特征在于:压电储能模块(1)还包括箱体(101)、第一支座(104)、第二支座(107)、接线柱(108);箱体(101)外部与所有浮块(102)和挂环(103)固定连接;箱体(101)内部与储能电池组(105)固定连接;第一支座(104)的数量与压电振子(106)的组数相同;第一支座(104)圆周均布地固定安装在箱体(101)外部;第二支座(107)的数量与压电振子(106)的数量相同;第二支座(107)的组数与压电振子(106)的组数相同;多组第二支座(107)圆周均布地固定安装在箱体(101)内部;每组第二支座(107)中的每个第二支座(107)上均夹持固定有一个压电振子(106)的输出端;每个第二支座(107)上固定安装有两个接线柱(108),第一个接线柱(108)的第一端与其所在第二支座(107)上压电振子(106)的第一个导电层(10604)电连接,第二个接线柱(108)的第一端与其所在第二支座(107)上压电振子(106)的第二个导电层(10604)电连接;每组第二支座(107)内的所有第一个接线柱(108)的第二端并联连接;

每组第二支座(107)内的所有第二个接线柱(108)的第二端并联连接。

7.如权利要求6所述的一种基于微分几何特征非线性化压电振子(106)的波浪发电浮体,其特征在于:电能收集系统包括盖板(203)、逆变器(204)、变压器(205)、控制器(206);

盖板(203)与箱体(101)固定、密封连接;盖板(203)外侧与主光伏板(201)固定连接;盖板(203)内侧固定安装有一个控制器(206)、一个变压器(205)和多个逆变器(204);逆变器(204)的数量比压电振子(106)的组数多一,多出的那个逆变器(204)同时与主光伏板(201)和所有的副光伏板(202)电连接,其余的逆变器(204)各与一组第二支座(107)上的两组并联的接线柱(108)电连接;所有逆变器(204)同时与控制器(206)电连接;控制器(206)与变压器(205)电连接;变压器(205)与储能电池组(105)的输入端电连接。

8.如权利要求7所述的一种基于微分几何特征非线性化压电振子(106)的波浪发电浮体,其特征在于:压电激振模块(3)包括支板(301)、螺杆(302)、螺帽(303)、滑套(304)、第一汇流阀(305)、第一缸体(306)、底板(307)、第一支架(308)、球杆(309)、浮球(310)、主动关节、从动关节、滑台(313)、推杆(314)、第二汇流阀(315)、第二支架(316)、第二缸体(317)、密封盖(318)、顶杆(319)、球囊(320)、第一活塞(321)、单向阀(322)、第二活塞(323);支板(301)与第一支座(104)固定连接;支板(301)第一端与底板(307)第一端铰接;支板(301)第二端与螺杆(302)铰接;滑套(304)滑动安装在螺杆(302)上;螺杆(302)上设置有与螺杆(302)轴线平行的滑槽;滑套(304)上设置有与滑套(304)轴线平行的滑键;滑键与滑槽滑动配合;螺帽(303)铰接在滑套(304)第一端;螺帽(303)与螺杆(302)螺纹配合;滑套(304)第二端与底板(307)第二端铰接;两个第一支架(308)互为镜像地固定安装在底板(307)上;球杆(309)的中部铰接在两个第一支架(308)上;球杆(309)的中部与两个第一支架(308)之间为球铰连接;球杆(309)第一端固定安装有一个浮球(310);球杆(309)第二端固定安装有一个主动关节;四个第一缸体(306)圆周均布地固定安装在底板(307)四周;每个第一缸体(306)内滑动安装有一个第二活塞(323);每个第二活塞(323)上固定安装有一个推杆(314);滑台(313)滑动安装在底板(307)上;滑台(313)四周与四个推杆(314)接触配合;从动关节固定安装在滑台(313)内;从动关节与主动关节接触配合;第一汇流阀(305)通过四个管路与四个第一缸体(306)连通;单向阀(322)固定安装在第一汇流阀(305)上;第一汇流阀(305)通过一个管路与第二汇流阀(315)连通;第二汇流阀(315)与箱体(101)固定连接;

第二支架(316)数量与每组压电振子(106)中的压电振子(106)数量相同;所有第二支架(316)均与箱体(101)固定连接;每个第二支架(316)上固定安装有一个第二缸体(317);每个第二缸体(317)上固定安装有一个密封盖(318);每个第二缸体(317)内滑动安装有一个第一活塞(321);每个第一活塞(321)上固定安装有一个顶杆(319);顶杆(319)和第一活塞(321)均为中空结构,且与第二缸体(317)内腔连通;每个顶杆(319)的两侧各套设有一个球囊(320);球囊(320)内腔与第二缸体(317)内腔连通;所有第二缸体(317)通过管路与第二汇流阀(315)连通;第一汇流阀(305)、第二汇流阀(315)、所有连接管路、所有第一缸体(306)、所有第二缸体(317)、所有顶杆(319)和所有球囊(320)内均充斥有液压油;顶杆(319)用于与压电振子(106)的输入端接触配合。

9.如权利要求8所述的一种基于微分几何特征非线性化压电振子(106)的波浪发电浮体,其特征在于:主动关节为球齿轮(311);从动关节为球齿盘(312);球齿轮(311)与球齿盘(312)接触啮合。

10.如权利要求8所述的一种基于微分几何特征非线性化压电振子(106)的波浪发电浮体,其特征在于:主动关节为摩擦球(324);从动关节为摩擦板(325);摩擦球(324)和摩擦板(325)表面均设置有增大摩擦力的磨砂层。