[发明专利]一种利用振动位移差驱动液流推动导体的发电装置及方法

说明书

本发明涉及一种利用振动位移差驱动液流推动导体的发电装置及方法，装置由四个相同的扇形模块环向对接形成而成。扇形模块由活塞、发电组件和弹性支撑组件构成。活塞用于推动液体运动，包含一个套环、一根刚性连接杆、一块弧形推板和一个楔形块。发电组件包含一个发电集成盘、三组发电构件、一个电能储集器和一根外输电缆。弹性支撑组件用于连接海洋立管和发电集成盘，包含两个套环和两根弹簧。海洋立管振动时，活塞与发电集成盘的运动响应存在位移差，两者挤压间隙液体使之流动，流动的液体推动了导体滑块滑动，从而切割磁感线产生电流，实现了多个方向振动能量的收集。

技术领域

本发明属于新能源开发与利用技术领域，具体涉及一种利用振动位移差驱动液流推动导体的发电装置及方法。

背景技术

从环境中连续采集能量对于实现自供电系统和满足快速增长的能源需求具有重要意义。所谓能量收集就是将环境中各种形式的能量转换成电能，通过能量管理单元(接口电路)为传感器或电子设备供电。环境中常见的能量有光、热、振动和电磁波等。相对于室内光线和热的能量，机械振动具有较高的能量密度，并且不受昼夜和天气的影响，也不受器件封装的限制，因此是一种理想的能量源。

振动是一种常见的机械运动形式，广泛存在于我们的周围环境中，如人体运动、树木摇曳、建筑物轻微晃动以及海浪振荡等。当激励源的激励频率和机械结构自身的固有频率一致时，结构会产生剧烈的振动，实现能量的放大。机械振动可以通过各种机制转换成电，如静电、电磁和压电效应等。其中，电磁式能量采集技术是利用法拉第电磁感应定律将自然界中大量存在的机械振动能量转化为电能，也是目前应用较广泛的能量转换技术。

在海洋环境中，当海流流经海洋立管时会在海洋立管两侧产生交替脱落的旋涡，导致海洋立管受到横流向和顺流向的脉动流体力，这被认为是海洋立管涡激振动的主要诱因。然而由于海流流向以及流速的不确定性，海洋立管在平面内的振动呈现出不规则的特点。

目前大多数机械能收集器只能从特定的方向收集能量，导致来自其他方向的能量得不到有效利用。因此，针对海洋立管涡激振动不规则的特性，设计出一种利用海洋立管涡激振动能量，实现平面内各个方向振动能量的收集装置显得十分必要。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对海洋立管在平面内振动不规则的特点以及当前大多数机械振动收集装置不能收集多个方向能量的缺陷，提出一种利用振动位移差驱动液流推动导体的发电装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用振动位移差驱动液流推动导体的发电装置环抱于海洋立管安装，由四个相同的扇形模块构成，扇形模块对应的圆心角为90°，四个扇形模块环向对接形成一个圆环。扇形模块由活塞、发电组件和弹性支撑组件构成。活塞包含一个四分之一圆周的套环、一根刚性连接杆、一块四分之一圆周的弧形推板和一个楔形块；套环外壁面中心与弧形推板内壁面中心相对的位置开有安装刚性连接杆的盲孔，套环与弧形推板之间由刚性连接杆通过螺纹连接固定，弧形推板外壁面涂有磁性材料且磁性材料的N极背离弧形推板外壁面，楔形块焊接在弧形推板外壁面中心位置，楔形块的高度小于弧形推板。