[发明专利]尾流激振的覆冰形能量采集器

说明书

一种尾流激振的覆冰形能量采集器，包括：绕流质量块和覆冰形质量块，二者通过移动式夹具活动设置于固定支架的滑槽上；所述的覆冰形质量块与移动式夹具之间设有悬臂梁，该悬臂梁上设有压电纤维片。本发明结构简单、设计合理、使用方便。利用固体绕流理论，向覆冰形质量块提供包含旋涡的复杂流场，增大了覆冰形质量块的振动幅值，提高了风能利用率；利用不同于常规形状等质量的覆冰形质量块，进一步提高了对风能的采集效率，增大了可利用的风速范围；本压电能量采集器可以与其他压电能量采集器同时使用，或大规模阵列布置，以最大化采集风能。

技术领域

本发明涉及的是一种压电能量采集领域的技术，具体是一种尾流激振的覆冰形能量采集器。

背景技术

随着科技发展，新型材料、纳米技术和集成电子等技术快速发展，电子器件体积越来越小，能耗也随之降低，为此类设备的供能问题已经成为了国内外的研究热点。压电能量采集技术是利用压电材料将自然界中的能量转换为电能的技术，能够有效的采集风能从而为微电子设备供电。全球的风能约为1300亿千瓦，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍，目前人类对风能的开发利用还处于一个较低的水平。利用能量采集技术可以将风能持续有效的转换成电能，可以实现山区、海岸线、海上油井等区域传感器器件的自供能驱动与控制，具有非常大的灵活性，符合绿色可持续发展的时代背景，在公共设施、环境监测、军事侦察等领域具有广阔的应用前景。在寒冬天气，高空电缆上常见覆冰现象，受风力作用后会发生比普通电缆更剧烈的振动，对塔线结构具有较大威胁。而现有的风能采集器存在转换效率低下、有效利用的风速范围小等缺点，对风能的利用不够充分，发电阶段过于集中，不利于在实际场合的应用。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN110118935A，公开了一种尾流干扰下的压电能收集器测试装置，包括可提供不同流速水流的水槽，以及利用架设将端部质量块与扰流质量块侵入水中，在端部质量块的一侧设置压电纤维片，然后再连接外界电阻箱与电压测试装置，但该技术采用的能量采集器截面形式简单故采集的能量低、采集能量的流速范围低，另外也不能实现错列下的尾流激振能量采集。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种尾流激振的覆冰形能量采集器，利用障碍物尾流作用下的覆冰形柱体，能够增大输出功率，提高能量采集器的工作效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种尾流激振的覆冰形能量采集器，包括：绕流质量块和覆冰形质量块，二者通过移动式夹具活动设置于固定支架的滑槽上。

所述的覆冰形质量块的截面为椭圆形且其短轴方向垂直于来流风方向，通过该气动外形增大了质量块所受的气动升力，增大了能量采集效率。

所述的覆冰形质量块与移动式夹具之间设有悬臂梁，该悬臂梁上设有压电纤维片。

所述的绕流质量块和覆冰形质量块的间距根据风速进行调节，其间距的调节方式可分为沿顺风向和横风向两个方向调节。

所述的悬臂梁和覆冰形质量块的有效长度之和与绕流质量块的有效长度，即质量块的下边缘到固定支架滑槽的下边缘之间的距离相等。

技术效果

本发明显著提高了在相同来流风速下，尾流激振能量采集器的输出效率。与现有技术相比，本发明既可以实现覆冰质量块和扰流质量块的错串布置也可以实现覆冰质量块和扰流质量块的错列布置。另外，本发明中的覆冰质量块的外形是采用的是自然条件下覆冰导线的气动外形，与常规截面形式的气动外形质量块相比，该外形质量块能增大能量采集器的振动幅值，提升能量采集效率。