[发明专利]一种基于流体激励的阵列式压电—电磁俘能器

说明书

本发明公开了一种基于流体激励的阵列式压电—电磁俘能器，用于直接收集水能的发电装置；由壳体、压电振子、矩形磁铁、圆形磁铁、电磁线圈、壳体端盖、连杆、驱动风扇和固定基板组成；利用水流驱动风扇带动其旋转，从而带动基座转动，阶梯轴底面的圆与所述基座底面圆内切从而与连杆形成曲柄连杆机构使圆形磁铁在壳体内做活塞运动，圆形磁铁就会与壳体内的电磁线圈做切割磁感线运动而电磁发电；圆形磁铁靠近矩形磁铁时会产生磁力耦合作用使压电振子变形使其表面产生电荷；达到压电—电磁的发电模式；压电发电和电磁发电同时进行，俘能产生的电压短时间内可以达到最大。

技术领域

一种基于流体激励的阵列式压电—电磁俘能器，具体涉及一种可收集水能的压电式俘能器，属于流体流致振动俘能技术领域。

背景技术

长江是我国境内的第一大河，历史上长江地区多次发生特大洪涝灾害。近年来，生态严重破坏，盲目的围湖造田，不合理的水利建设对江河产生的负面生态效应不容忽视。此外，由于目前很多地区中小河流防洪设施不完善、甚至没有任何防洪设施，汛期来临之际可能导致溃堤或漫堤等危险，直接威胁了沿岸群众的生命和财产安全。因此，河流监测已受到国家相关部门的高度重视，十二五期间水利部就曾计划实现对《中小河流治理和中小水库除险加固专项规划》中确定的五千余条河流的监测全覆盖；同时，国内专家学者也相继提出了相应的监测方法和手段，包括针对河水污染的水质监测技术，针对防洪及造成泥石流等自然灾害的雨量、水位以及河道水流速度监测技术等多方面。虽然目前所提出的某些监测方法在技术层面已较成熟，但尚未得到大面积的推广应用，其主要原因之一是监测系统供电问题未得到很好的解决。

发明内容

本发明针对目前监测系统供电存在的问题，提出一种发电量高、电量稳定，可直接收集水能的俘能装置。

本发明采用的技术方案是：由壳体(1)、压电振子(2)、矩形磁铁(3)、圆形磁铁(4)、电磁线圈(5)、壳体端盖(6)、连杆(7)、驱动风扇(8)和固定基板(9)组成；

所述壳体(1)为圆柱形，所述压电振子(2)焊接在所述壳体(1)的底部；所述压电振子(2)由金属基板(2—1)和粘接在金属基板(2—1)上的矩形压电陶瓷片(2—2)组成，所述金属基板(2—1)为黄铜压电梁；所述压电振子(2)一端固定在所述壳体(1)底部，另一端粘接有矩形磁铁(3)；所述压电振子(2)有两个，两者平行装置且两者粘接的矩形磁铁(3)因距离不够不会发生磁力耦合；所述壳体(1)的顶部一端密封并开设一个可以通过所述圆形磁铁(3)的圆形孔槽(1—1)，所诉壳体(1)顶部开设一个圆圈槽(1—2)用于存放所述电磁线圈(5)；所述壳体端盖(6)与所述壳体(1)过盈配合并用焊接的方式固定密封；所述壳体(1)阵列布置两个；所述连杆(7)为梭子形状，中间圆柱形较粗，两端长方体较细；左端开设一个圆孔(7—1)，右端开设一个右端圆孔(7—2)；左端圆孔(7—1)用于通过旋转杆(7—4)，用卡销(7—3)卡住旋转杆(7—4)并用焊接的方式固定，另一端焊接所述圆形磁铁(4)；所述驱动风扇(8)的基座(8—1)两端凸出一个阶梯轴(8—2)，所述连杆(7)的右端圆孔(7—2)通过所述阶梯轴(8—2)，用一块圆形质量块(8—3)焊接在所述阶梯轴(8—2)上防止连杆(7)脱落；所述固定基板(9)左端为长方体形状，右端为一个“叉子”形状；所述固定基板(9)左端用于连接两个所述阵列的壳体(1)，通过焊接的方式连接固定；右端连接所述驱动风扇(8)，所述固定基板(9)右端是两个U形槽(9—1)，所述驱动风扇(8)的基座(8—1)两端向内各切割成较细的切割柱(8—4)用于与所述U形槽(9—1)配合，再用U形卡槽(9—2)对接所述U形槽(9—1)用焊接的方式连接固定，达到装配整个俘能器的目的。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电磁线圈(5)是缠绕并密封在壳体(1)内部的，所述壳体端盖(6)与所述壳体(1)的过盈配合并用焊接的方式密封以防止电磁线圈(5)受到水的侵蚀而损坏。