[发明专利]一种微小型流体发电机

说明书

本发明涉及一种微小型流体发电机，属新能源技术领域。转子上设有动电极、主体上设有定电极，左端盖和挡板上装有电路板和传感器，左端盖上设有定电极环和辅助定电极，挡板上设有动电极环和辅助动电极，左右端盖装在主体两侧，挡板装在转子左侧，主体设有定起电层和定电极组，转子上设有动起电层和动电极组，滚柱装在主体和转子间并形成滚柱组；定动电极环分别压接在定动电极组上，定动电极环分别与辅助定动电极连成回路；转子端部装有叶片；转子转动时滚柱与动定起电层上产生异种电荷，滚柱组与动定电极间的电势差交替地增加和减小，动定电极与其所连接的辅助电极间产生电子交换，将机械能转换成电能，电能经转换处理后供给传感器及发射系统。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种微小型流体发电机，用于风与河水等流体能量收集，为相关监测系统提供实时的能量供应。

背景技术

风能、水流能广泛存在于自然界中，风力和水利发电已成为当今世界主流的能源。以往人们只注重大规模风力和水利发电系统的研究，近年来，随着无线传感网络技术的日趋成熟及其在环境监测、大型建筑物及桥梁的健康监测、工业、军事、公共安全以及河流水质污染与防洪预警等领域应用的普及，为其提供持续能源供应的微小型流体发电机的研究受到国内外学者的广泛关注，其原因在于：化学电池的能量有限、其使用时间远远小于无线传感监测系统的寿命，故需经常更换，严重制约了无线传感网络监测系统在远程及危险环境中的推广应用。目前已提出的微小型流体能发电机基本都是基于电磁原理和压电原理的，因压电式发电机的发电过程中不会产生电磁干扰，更适用于无线网络节点等无线系统的应用需求。然而，由于压电发电机直接利用压电振子端部质量的惯性力使其弯曲变形并发电，其主要弊端是：压电振子双向变形、压电片承受交变的拉压应力作用且缺少必要的限位措施，压电振子尺度及系统固有频率可调节范围小，故可靠性低、风速适应能力差。故基于新原理、新结构的微小型流体能发电依然是诸多领域所急需的。

发明内容

本发明提出一种微小型流体发电机，本发明采用的实施方案是：所提出的一种微小型流体发电机主要包括主体、转子、滚柱、支架、左右端盖、挡板及转换器，转子上设有动电极、主体上设有定电极，左端盖和挡板上安装有电路板和传感器，左端盖上设有定电极环和辅助定电极，挡板上设有动电极环和辅助动电极。

主体上设有体腔，体腔的外壁由内向外依次设有定起电层和定电极组，定起电层为等厚结构，定电极组由定电极构成，定电极沿体腔的圆周方向均布；定电极由定电极体和定端子构成，定电极体嵌入于主体中，定端子位于主体左侧；定电极体与体腔的轴线平行；转子的外缘自外向内依次设有动起电层和动电极组，动起电层为等厚结构，动电极组由动电极构成，动电极沿转子的圆周方向均布，转子为阶梯结构，动电极由动电极体和动端子构成，动电极体嵌入于转子中，动端子位于转子的左侧；动电极体与转子的轴线平行。

滚柱经支架安装在主体和转子之间，支架由侧板和隔板构成，隔板将滚柱分隔成所含滚柱数量相等的滚柱组，滚柱组的数量大于等于3；左端盖和右端盖经螺钉安装在主体的两侧，挡板经螺钉安装在转子的左侧；定电极环压接在定电极组的定端子上，动电极环压接在动电极组的动端子上；定电极环与辅助定电极经导线与左端盖上的电路板相连形成回路，动电极环与辅助动电极经导线与挡板上的电路板相连形成回路；传感器经导线与其所在的左端盖或挡板上的电路板相连。

定电极、动电极及滚柱组的圆心角均与极间角相等，定电极的圆心角是指定电极体圆周方向弧长所对应的圆心角，动电极的圆心角是指动电极体圆周方向弧长所对应的圆心角，滚柱组的圆心角是指滚柱组中最外侧两个滚柱的经过体腔或转子圆心的切线间的夹角，极间角是指圆周方向上相邻的两个定电极之间或两个动电极之间的夹角。