[发明专利]一种水流致振压电发电机

说明书

本发明涉及一种水流致振压电发电机，属新能源技术领域。主体的通腔左右两侧设有体腔，挡板经其左右端装在通腔左右侧壁上：钝体两端的导孔分别套在两个外销上，外销上还套有外弹簧，外销两端装在上下壁上，外弹簧两端分别顶靠在钝体和上下壁上；钝体两端装有外磁铁且与通腔左右侧壁相对；端盖装在体腔端部且其耳板置于体腔内；内销上套有滑块和两个内弹簧，内销两端固定在耳板上，内弹簧两端顶靠在滑块和耳板上；滑块上装有内磁铁，内磁铁与外磁铁正对安装且相吸；滑块两侧设有凸轮，凸轮面由两端的底面、中间的顶面及连接顶面和底面的斜面构成；耳板前后两侧都装有悬臂梁型预弯压电振子，非工作时压电振子自由端顶靠在凸轮面的斜面中心处。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种水流致振压电发电机，用于构造自供电河流监测系统。

背景技术

我国境内遍布的河流达数千条之多。近年来，由于工业废污水处理力度不够、水土流失及农药和化肥等使用不当等原因，部分河流都存在一定程度的污染问题，无法满足居民生活及农田灌溉的需求。此外，因目前有些地区中小河流防洪设施不完善、缺少相关防洪设施，汛期来临之际存在溃堤或漫堤等危险，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；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，针对防洪及泥石流等自然灾害的雨量、水位以及河道水流速等监测技术等多方面，以及为监测系统供电的各类微小型俘能器，但现有的微小型俘能器在可靠性及流速适应性等方面都存在一定的问题，严重地阻碍了其推广应用。

发明内容

本发明提出一种水流致振压电发电机，本发明采用的实施方案是：主体的通腔左右两侧都设有体腔，两个体腔经通腔上下壁相连接，通腔的上下壁上各设有两个外销孔，上下壁的前后方向的宽度比其左右侧壁前后方向的宽度窄；挡板左右两侧的上下两端都设有挂板，挂板为L型结构，挂板经螺钉分别固定在通腔的左右侧壁上；钝体两端的导孔分别套在两个外销上，各外销上还都套有两个外弹簧，外弹簧为碟形簧，外销两端经外销孔装在上下壁上，外弹簧两端分别顶靠在钝体和上壁或下壁上，两个外销的轴线共面且相互平行；钝体为中空的圆柱壳体，钝体两端中心处经螺钉装有外磁铁，钝体的两端分别与通腔的左右侧壁相对，钝体直径比通腔的左右侧壁前后方向的宽度小。

端盖经螺钉装在体腔端部，端盖上下两端都设有带内销孔的耳板，耳板置于体腔内，两个内销孔同轴且其轴线与外销的轴线平行；内销上套有滑块和两个内弹簧，内弹簧为碟形簧，两个内弹簧分别置于滑块上下两侧，内销的横截面为方形，内销的两端经内销孔装在耳板上，内销的两端置于内销孔内且顶靠在体腔内壁上，内弹簧两端分别顶靠在滑块和耳板上；滑块上经螺钉装有内磁铁，内磁铁靠近通腔的左右侧壁且与外磁铁正对安装，内外磁铁相吸；滑块的两侧设有凸轮，凸轮为平面凸轮且其凸轮面由两端的底面、中间的顶面及连接顶面和底面的斜面构成，凸轮面的中间处的长度方向上设有凹槽，同一凸轮上的底面与顶面间的距离为凸轮的升程。

两个耳板的前后两侧都经压板和螺钉装有压电振子，压电振子为由等厚度的基板和压电片粘接而成的悬臂梁型预弯结构，基板的自由端设有翻边，基板的预弯半径小于压电片的预弯半径，基板靠近凸轮面；压电振子自然状态下基板与压电片粘接面的预弯半径为其中：h为压电振子总厚度，β＝E_m/E_p，E_m和E_p分别为基板和压电片材料的弹性模量，T_p和k₃₁分别为压电片材料的许用应力和机电耦合系数。

非工作时基板自由端翻边处顶靠在凸轮面的斜面的中心处，压电振子的装配预压变形量为其许用变形量的一半，凸轮的升程不大于压电振子的许用变形量；压电振子的预弯半径无穷大且压电振子固定端两层都被夹持时，凸轮的最大升程为其中l为压电振子的悬臂长度、即压电振子与凸轮接触点到固定端的长度，h为压电振子总厚度，β＝E_m/E_p，E_m和E_p分别为基板和压电片材料的弹性模量，T_p和k₃₁分别为压电片材料的许用应力和机电耦合系数。