[发明专利]一种基于饮水鸟的常温热机发电装置

说明书

本发明公开了一种基于饮水鸟的常温热机发电装置，包括饮水鸟本体、压电模块和电磁模块，压电模块包括悬臂梁、设置于悬臂梁上的压电片和设置于悬臂梁末端的工作负载；饮水鸟本体的头部在向下摆动时，鸟喙部的尖端能够撞击到工作负载；电磁模块包括磁铁、线圈和线圈导磁柱，磁铁设置于饮水鸟本体底部球体的底部，套有线圈的线圈导磁柱设置于饮水鸟本体的底座上；本发明中的基于饮水鸟的常温热机发电装置，能够将压电能量收集和电磁能量收集相结合，能够充分地利用饮水鸟这一常温热机收集环境中的热能并产生较大的输出功率；能够将压电能量收集和电磁能量收集相结合，能够充分地利用饮水鸟这一常温热机收集环境中的热能并产生较大的输出功率。

技术领域

本发明涉及能量收集装置技术领域，特别是涉及一种基于饮水鸟的常温热机发电装置。

背景技术

物联网是一种智能基础设施，由唯一可识别的设备组成，能够通过互联网大规模地与彼此、服务和人进行无线通信。物联网旨在让互联网无处不在、无处不在，并有可能影响用户生活质量的许多方面。物联网在过去几年中已经广泛应用，联网设备的数量已超过500亿。因此，提高物联网设备的能源效率和寿命势在必行。

传统的电池或者电源面临着有限的寿命和昂贵的维护成本等问题。能量收集技术正是解决这一问题的关键，近年来受到越来越多的研究关注。能量收集，即从环境中产生能量，是一种很有前途的解决方案，无需更换电池，可以延长电池寿命，并为物联网设备提供满意的体验质量。物联网设备通过安装能量收集装置可以捕获环境中的可再生能源，如太阳辐射、风和人体运动机械能等，从而减轻了因更换电池而产生的维护负担，降低了成本。

压电能量收集装置的特点是在谐振频率下产生最佳性能，性能的主要方面包括输出电压、功率等。悬臂式压电能量收集装置通常产生低水平的平均功率输出，大多在数百微瓦。电磁式能量收集器的输出电流大，输出功率高。因此压电式和电磁式可以相互配合，构成混合式能量收集器，可以提高能量收集效率，从而使系统中更多的机械能转化为电能。饮水鸟“是一种遵守热力学定律的典型热机，它可以将水转化为持续运动的机械能，源源不断的为混合式发电装置提供动能。

因此，设计一种结构简单、高效、高输出的常温热机收集装置是满足物联网发展的关键因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于饮水鸟的常温热机发电装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够将压电能量收集和电磁能量收集相结合，能够充分地利用饮水鸟这一常温热机收集环境中的热能并产生较大的输出功率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于饮水鸟的常温热机发电装置，包括饮水鸟本体、压电模块和电磁模块，所述压电模块与所述饮水鸟本体相对，所述压电模块包括悬臂梁、设置于所述悬臂梁上的压电片和设置于所述悬臂梁末端的工作负载；所述饮水鸟本体的头部在向下摆动时，鸟喙部的尖端能够撞击到所述工作负载；

所述电磁模块包括磁铁、线圈和线圈导磁柱，所述磁铁设置于所述饮水鸟本体底部球体的底部，所述线圈导磁柱置于所述饮水鸟本体的底座上，呈圆弧排列，每个所述线圈导磁柱的外部均套设有线圈，所述磁铁随着所述饮水鸟本体的底部球体摇摆时，所述磁铁切割所述线圈的磁感线产生电压。

优选地，所述压电模块还包括基座、中轴、轴座和悬臂梁夹具；所述中轴通过轴座固定在基座上，所述悬臂梁被悬臂梁夹具固定于中轴上。

优选地，所述压电片是通过导电环氧胶黏贴在悬臂梁弯曲挠度最大处，宽度与悬臂梁相同，以增加压电片的形变量。

优选地，所述压电片采用PZT压电陶瓷材料制成。