[发明专利]一种机械-气腔-电子联合广义共振式气动发电装置

权利要求书

1.一种机械-气腔-电子联合广义共振式气动发电装置，其特征在于：由气腔壳体(4)、气腔(1)，PCB印制电路板(2)、谐振电容C3、永久磁铁(5)、极靴(6)构成，所述气腔(1)位于气腔壳体(4)内，气腔(1)沿着气体流动方向设置在流场中，其气动广义共振频率为FQ；所述PCB印制电路板(2)边缘局部固定在气腔壳体(4)上，位于气流必经之路，并含有电感量为L及电阻为R的印刷电路线圈，PCB印制电路板(2)的机械广义共振频率为FP；所述PCB印制电路板(2)上的印刷电路线圈具有两个输出接线端(7和8)；所述谐振电容C3的两端分别与印刷电路线圈的两个输出接线端(7和8)连接；所述永久磁铁(5)、极靴(6)构成磁场设在气腔(1)内，该磁场的磁力线平行于PCB印制电路板(2)及垂直于其印刷电路线圈运动方向；从印刷电路线圈的两个输出接线端(7和8)输出交流电流、电压；谐振电容C3、印刷电路线圈的电感L及电阻R构成串联广义共振储能系统，串联广义共振储能系统的LC电子广义共振频率为FD，气腔气动广义共振频率FQ、PCB印制电路板的机械广义共振频率FP和LC电子广义共振频率FD相互差别不大于5％。

2.根据权利要求1所述的一种机械-气腔-电子联合广义共振式气动发电装置，其特征在于：通过气腔壳体(4)令气流流过PCB印制电路板(2)所在的气腔，激励边缘局部固定于气腔壳体(4)的PCB印制电路板(2)发生频率为FP的广义共振，并与固有频率为FQ的气腔(1)共振以增强并维持PCB印制电路板(2)广义共振，广义共振的PCB印制电路板(2)内含的印刷电路线圈切割设在气腔内的、垂直于印刷电路线圈运动方向的磁场之磁力线，产生频率等于FP的电磁感应电流II和感应电压UI，串联广义共振储能系统将感应电压UI进行广义共振升压为谐振电压UX，输出至整流、储能的负载电路。

3.根据权利要求1所述的一种机械-气腔-电子联合广义共振式气动发电装置，其特征还在于：将构成气腔(1)和安装PCB印制电路板(2)的气腔壳体(4)固定安装在交通运载装备的外部，气腔壳体(4)的前方进气口朝向行驶方向，气腔壳体(4)的垂直于行驶方向的后方侧面开有出气口，空气从进气口进入气腔经过PCB印制电路板(2)的非固定部分，驱动PCB印制电路板(2)变形以增大流动空间，并从出气口喷出；在PCB印制电路板(2)未变形时，气腔的压力上升，PCB印制电路板(2)被腔压驱动弯曲变形，气体的动能转化为PCB印制电路板(2)变形后的弹性势能，而腔内的空气趁机从PCB印制电路板(2)向出气口增大的气隙冲出，腔内气压相应降低，PCB印制电路板(2)反弹回到原位；如此周而复始地重复，使PCB印制电路板(2)在气腔内发生反复的弯曲振动；为迫使PCB印制电路板(2)发生最强的、频率为FP的共振振动，相应地调节、改变气腔，使上述气动过程中的PCB印制电路板(2)弯曲振动频率FP等于气腔固有频率FQ。

4.根据权利要求1所述的一种机械-气腔-电子联合广义共振式气动发电装置，其特征还在于：在气腔的PCB印制电路板(2)的外侧设置由永久磁铁(5)和极靴(6)构建的对称磁场，该磁场的磁力线平行于PCB印制电路板(2)平面而又垂直于PCB印制电路板(2)中的印刷电路线圈，迫使在磁场中振动的PCB印制电路板(2)的印刷电路线圈相应地切割磁力线，从印刷电路线圈两个输出接线端(7和8)输出电磁感应电压UI和感应电流II。

5.根据权利要求1所述的一种机械-气腔-电子联合广义共振式气动发电装置，其特征在于，为了最大限度地减小启动延迟时间和充分提高发电装置获取电能的效率，在电感量为L的印刷电路线圈的两个输出接线端上并联谐振电容C3时，使印刷电路线圈的电感L与谐振电容C3的广义共振频率等于PCB印制电路板(2)在工作环境下的广义共振频率FP；谐振电容C3的电容值的计算方法为：测定PCB印制电路板(2)的印刷电路线圈在工作环境下的电感量L，测定PCB印制电路板(2)在工作时的广义共振频率FP，按照LC广义共振固有频率公式F＝1/(2·π·(LC)^0.5)，计算C3＝1/((2·π·FP)²L)。

6.根据权利要求5所述的一种机械-气腔-电子联合广义共振式气动发电装置，其特征在于，计算谐振电容C3的电容值时，为了将PCB印制电路板(2)的印刷电路线圈的下限输出电压UIm升压到期望的上限储能电压U0M，使用“电子广义共振加速升压方法”进行计算，具体步骤为：

1)，根据PCB印制电路板(2)的印刷电路线圈的下限输出电压UIm和期望的上限储能电压U0M，计算升压比B：B＝(UOM+UQ)/UIm，式中，UQ为桥式整流器的压降；

2)，根据印刷电路线圈的内电阻R、PCB印制电路板(2)的广义共振频率FP、升压比B，计算期望的印刷电路线圈电感L：

L＝B·R/(2π·FP)，如果印刷电路线圈的实际电感L1小于印刷电路线圈电感L，则在外部补充串联一个补充电感L0＝L-L1；如果印刷电路线圈的实际电感L2大于印刷电路线圈电感L，则在印刷电路线圈外部补充串联一个补充电阻R0＝R·L2/L；

3)，根据印刷电路线圈的内电阻R、PCB印制电路板(2)的广义共振频率FP、升压比B，计算谐振电容C3：C3＝1/(2π·FP·B·R)。