[实用新型]一种利用管道内流体动能的双稳态压电-电磁发电装置

说明书

本实用新型公开了一种利用管道内流体动能的双稳态压电‑电磁发电装置，结构主要包括：流体管道、外壳、双稳态压电组件、线圈、叶轮、固定轴、俘能电路。流体管道中间设有叶轮，叶轮通过固定轴固定在流体管道内壁，叶轮上设有偶数个磁铁块。流体管道外部表面设有金属制成的线圈，线圈两侧与俘能电路连接；外壳与流体管道为固定连接，流体管道与外壳之间设有上下两个双稳态压电组件，柔性压电元件为MFC，MFC两极与俘能电路连接，双稳态压电组件固定安装在壳体的凸台上；本实用新型利用压电元件和电磁元件将管道流体的动能转化为电能，管道无开孔，发电组件与流体隔离，无漏液、漏电危险；结合压电和电磁两种发电方式，结构简单、发电效果好。

技术领域：

本实用新型涉及能量回收和新能源技术领域,具体涉及一种利用管道内流体动能的双稳态压电-电磁发电装置。

背景技术：

近年来，科学技术的进步日新月异、社会经济飞速发展，能源短缺问题渐渐凸显出来，同时，由于能源应用造成的环境污染成为困扰全球的一个共同难题。为此，相关科研人员不断进行着清洁新型能源的探寻。例如，进行了风能的发电利用以及振动能的发电利用探索。在振动能的发电利用方面，目前主要有压电振动发电技术、电磁振动发电技术和静电振动发电技术三种，其中，压电式发电装置具有结构简单、绿色无污染、可在低功耗工况下持续供能并且容易与现代微机电产品融合等突出特点，受到社会各界的关注。

流体是气体和液体的总称,空气和水是最常见的流体。而在日常生活与生产活动中流体都是在各种管道中进行运输和使用。合理回收利用流体的动能发电进而为低功耗电子元件供电具有重要现实意义。目前出现的一些管道发电装置，如申请号201320309273.5由上海海洋大学宋秋红等人发明的“普通进水管水流发电装置”、申请号201410793559.4由张莉发明的“发电水管”等。都采用在管道侧壁打孔的方式才将叶轮旋转轴的运动导出，进而带动电磁发电机发电，破坏了原有管道完整性。易产生流体泄漏甚至漏电危险，所以该结构无法应用在流体易燃、有毒或对密闭性要求严格的情况。申请号201610748586.9由合肥工业大学邓华夏等人提出的“一种双稳态压电式多方向流体能收集装置”采用双稳态柔性压电片收集液流动能，结构简单，发电效果较好。但是由于受限其柔性悬臂梁发电结构，输出电压信号频率低，且流体速度快时可能会产生“锁死”现象：压电片被液流压力锁定不能运动，无法进行稳定发电。

发明内容：

本实用新型针对上述问题，提出了一种利用管道内流体动能的双稳态压电-电磁发电装置，用于收集生产生活中管道中流体的动能。改进现有管道流体发电装置破坏原有管道、存在漏液漏电危险的缺陷，并利用双稳态压电发电组件和线圈两种发电方式结合，提高发电效果。所述发电装置可为不便于更换电源的低功耗检测、监测电子元件供电。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种利用管道内流体动能的双稳态压电-电磁发电装置，其特征在于：结构包括：流体管道、外壳、双稳态压电组件、线圈、叶轮、固定轴、俘能电路。所述流体管道外部表面还设有金属制成的线圈，线圈两端与俘能电路连接；所述流体管道的内部中心位置设有叶轮，叶轮通过固定轴压紧在流体管道内壁，叶轮上设有偶数个磁铁块二，叶轮在流体的推动下可以绕固定轴自由转动；所述外壳与流体管道为固定连接，流体管道与外壳之间设有上下两个双稳态压电组件，压电元件为MFC，MFC两极与俘能电路连接，压电组件固定安装在壳体的凸台上；叶轮转动时，设置在叶轮圆周外侧的磁铁块二随之转动引起磁场变化，线圈切割磁感线产生电流，同时双稳态压电组件在第一稳态和第二稳态之间切换，MFC发生形变产生电能；所述流体管道前后接口处设有螺纹，可以与外界管道紧密连接；

所述叶轮通过调节固定轴上的调紧螺柱，使固定轴压紧流体管道内壁两端，从而将叶轮固定在流体管道内部中心位置，无需在流体管道侧壁开孔。

所述叶轮沿外侧圆周均匀布置有偶数个磁铁块二，相邻磁铁块二的磁极布置方向相反。