[发明专利]一种基于流致振动的发电装置及其制造方法

权利要求书

1.一种基于流致振动的发电装置，其特征在于：包括压电单元、带槽法兰盘、螺丝、电磁能量采集单元；

所述压电单元有15组，分别为第1-15组，每组包括弹性支撑层、压电材料、质量块和永磁体；所述压电材料通过胶接的方式固定于弹性支撑层上表面和下表面，并且采用串联连接，所述质量块通过电镀固定于弹性支撑层上，所述永磁体通过胶接的方式固定于第1、4、7、10和13个弹性支撑层下表面与质量块相对的位置；

压电单元电荷量计算公式其中表示弹性支撑层的弹性柔性系数；d₃₁为压电陶瓷层压电应变常数矩阵；t_m为弹性支撑层的厚度；t_p为压电陶瓷的厚度；F压电单元自由端受力；L为压电陶瓷的长；D₃为压电陶瓷层电位移；

所述电磁能量采集单元分别包括5组线圈、线圈底座，以及一个底盘；所述线圈放置于线圈底座，所述线圈通过胶接的方式固定于底盘上；

所述15组压电单元和5组电磁能量采集单元分别采用串联的方式进行连接，由所述带槽法兰盘固定并由所述螺丝固定在海底管道检测器每节尾端连接防转联轴器底座上，15组压电单元采用环形固定，散射型排布；

所述弹性支撑层制备材料采用磷青铜；

所述压电材料采用PZT压电陶瓷；

所述质量块采用铜；

所述永磁体采用铝镍钴合金永磁体；

底盘采用聚四氟乙烯板；

线圈采用铜线；

所述的一种基于流致振动的发电装置的制造方法，包括以下步骤：

步骤1：采用靶共溅射方法在压电材料PZT压电陶瓷和弹性支撑层连接处制备Cu金属电极；

步骤2：采用平涂的方式将环氧树脂胶涂在弹性支撑层上下表面粘结压电材料PZT压电陶瓷；

步骤3：采用电镀的方法将质量块Cu制备在弹性支撑层末端，其中在1、4、7、10和13号压电单元内侧质量块采用镍钴合金永磁体替代铜；

步骤4：采用电镀工艺在镍钴合金永磁体镀铁(Fe)作为第一牺牲层，实现与其在磷青铜弹性支撑层上的焊接；

步骤5：采用低压化学沉积法(LPCVD)在底盘(聚四氟乙烯板)上沉积一层氮化硅薄膜作为基底；

步骤6：采用低压化学沉淀法(LPCVD)在氮化硅薄膜上沉积一层磷青铜作为第二牺牲层；

步骤7：采用电镀的方式，在线圈底座上其中1、4、7、10和13号压电单元下方位置制备电磁感应线圈；

步骤8：带槽法兰盘与海底管道检测器每节尾端连接防转联轴器底座采用过盈配合，通过M5螺丝使用螺栓固定；

步骤9：采用旋涂的方式在联轴器底座上的法兰以及支撑皮碗内侧涂环氧树脂，将底盘胶接于 压电单元内侧，同时线圈对应于镍钴合金永磁体下方。