[发明专利]一种矿用振动源微型压电发电机装置

说明书

本发明公开了一种矿用振动源微型压电发电机装置，设置振动源压电发电组件、电压转换电路、充电保护电路、储能装置和放电保护电路，电压转换电路将振动源压电发电组件振动产生的电压转换为需要的电压，通过充电保护电路给储能装置充电，最后通过放电保护电路输出到仪器内部电路板；该振动源发电机收可收集空间中浪费的机械能，将部分无效能量转化为有效能量，也符合回收再利用的环保政策。并且该发电机直径小，可通过改变支撑柱的长度来实现在多种规格钻杆中通用的目的。综上所述，振动源压电发电机是煤矿井下急需的技术，该发电机的应用可以有效提高钻孔施工的效率，间接提高煤矿的生产效率和经济效益。

技术领域

本发明属于新能源发电技术领域，涉及一种矿用振动源微型压电发电机装置。

背景技术

煤炭是我国的主体能源，但瓦斯突出、透水等事故频发，对工人生命、财产造成了重大的损失。煤炭安全高效开采的前提是解决瓦斯抽采、定向探放水等问题，定向复合钻进是解决该问题的有效手段。而随钻测量系统是定向钻进的眼睛，在钻孔施工时，随钻测量系统将探测到钻孔施工的轨迹传输到钻孔外部，用以指导钻进。

随钻测量系统分为有线随钻测量和无线随钻测量，有线随钻测量需要用通缆钻杆，钻杆中心极代替电缆供电，但通缆钻杆损耗快、成本高，振动过程中易磨损导致接触不良，影响钻孔施工进度，阻碍生产。无线随钻测量系统通过电池供电，降低了钻杆成本，但受煤矿井下MA要求(电池容量不得超过100W/h)，因此无线随钻测量系统在钻孔施工时会出现电量耗尽、施工中断，需退出已推入钻孔的钻杆，取出仪器到地面充电，待充好电后再将钻杆接到之前长度将仪器送入孔中继续测量。该种“重复”进退钻杆的施工方式，严重制约了无线随钻测量系统有效发挥作用，且严重影响了钻孔施工效率，甚至在软煤钻进时会导致钻孔坍塌，间接的降低了煤矿的生产效率和经济效益。现有的解决该种问题的方案有涡轮发电机，其属于钻孔持续性供电的方式，但有但由于其尺寸较大，不适用于小直径钻孔施工。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种矿用振动源微型压电发电机装置，解决现有无线随钻测量系统电池续航时间短，严重制约煤矿井下钻孔施工效率的问题，是煤矿井下无线随钻测量系统目前急需解决的刚需问题。

为解决上述问题，本发明采取以下技术方案：

一种矿用振动源微型压电发电机装置，设置振动源压电发电组件、电压转换电路、充电保护电路、储能装置和放电保护电路，电压转换电路将振动源压电发电组件振动产生的电压转换为需要的电压，通过充电保护电路给储能装置充电，最后通过放电保护电路输出电流。

可选的，振动源压电发电组件设置振动源发电单元，振动源发电单元由交替设置的压电片和减震片组成；压电片和减震片依次交叉排列，并用导电胶粘贴，压电片两侧分别为正负两极，分别引出正极输出导线和负极输出导线，每一个压电片引出的导线，负极与负极并联，正极与正极并联，输出整合后的电压。

可选的，所述的压电片为PZT-5压电片，减震片为PVDF聚偏氟乙烯片，压电片的厚度为1mm，直径为24mm，PVDF聚偏氟乙烯片的厚度为1mm，直径为24mm。

可选的，振动源压电发电组件设置套筒，套筒内安装设置振动源发电单元，压电发电单元两端安装弹簧，弹簧端部由封堵件顶紧。

可选的，设置筒形的发电机壳体，发电机壳体内沿轴向依次设置振动源压电发电组件，电路安装骨架，电路安装骨架上依次设置电压转电路、充电保护电路和放电保护电路，电路安装骨架后设置储能装置，振动源压电发电组件、电压转换电路、充电保护电路、储能装置和放电保护电路依次电连接。

可选的，所述的电路安装骨架为半圆柱形的块体，在半圆柱的平面端，制作电路安装凹槽，安装电压转换电路、充电保护电路和放电保护电路。

可选的，发电机壳体通过外周设置的支撑环沿轴向设置在钻杆内，支撑环上设置过水孔。