[发明专利]一种基于压电效应的双转子微流能捕能发电装置

说明书

本发明公开了一种基于压电效应的双转子微流能捕能发电装置。内外环桨叶同轴活动套装布置且相对旋转，内外环桨叶间的环形间隙中有沿周向间隔均布的片状磁性压电组件和磁钢，多个磁性压电组件以悬臂梁形式连接在外环桨叶内周面上，磁性压电组件和磁钢磁性排斥配合，磁性压电组件外侧边沿轴向布置；内外环桨叶相对旋转带动磁性压电组件和磁钢相对旋转，进而带动磁性压电组件往复振动运动而产生机械能，再转化成电能。本发明采用压电结构捕获微流能，降低了最低发电流速，双转子结构设计能有效提高微流作用下压电片振荡频率，提高了装置发电效率。

技术领域

本发明涉及了一种微流能发电装置，具体涉及一种基于压电效应的双转子微流能捕能发电装置。

背景技术

海洋观测是研究、开发和利用海洋的基础，也是发展经济、开发海洋资源、开展海洋避险救灾工作必要基础措施。随着“信息时代”的到来和发展，获取、传播、利用海洋信息成为开展所有海洋活动的前提。

然而，目前制约我国建立全面的海洋观测系统，尤其是服务于深远海观测系统的主要瓶颈之一是缺乏有效的能源供给手段，海洋观测装备如海上浮标、自主无人潜水器、水下滑翔机、海底观测网等，其能源供给主要通过锂电池等提供电力供应，然而携带电池的数量和仪器功耗间存在一定的制约关系，其高昂的运营成本限制了我国深远海观测设备的大规模部署。为了延长水下观测装备的工作时间，目前一些研究提出了包括核电池、水下无线能量传输技术等多种技术方向，但是这些方案目前仍不成熟，距离实际应用存在一定的差距。而在近些年来，以海流能、波浪能等为代表的海洋能技术的日渐成熟，为解决这类海洋装备的原位供能提出了一种全新的设计方案，即通过海洋能捕获为水下装备提供供能。

发明内容

为了解决背景技术中存在的基于传统潮流能利用装置低流速微流实用性差的问题，本发明结合了新型压电材料的压电发电特性和设计了一种基于压电效应的双转子微流能捕能发电装置，装置是一种双转子的捕能结构，可以有效提取低流速微流能；本发明采用压电结构在微流冲击下捕获微流能，降低了最低发电流速，双转子结构设计能有效提高微流作用下压电片振荡频率，提高了装置发电效率。

本发明的技术方案是：

本发明包括外环桨叶、内环桨叶、磁性压电组件和磁钢；内环桨叶活动套装于外环桨叶中间，内环桨叶和外环桨叶同轴布置且相对旋转，内环桨叶和外环桨叶之间存在环形间隙，环形间隙中布置有多个呈片状的磁性压电组件和多个磁钢，多个磁性压电组件沿环形间隙的周向间隔布置，多个磁性压电组件片状的外侧边均以悬臂梁形式固定连接在外环桨叶的内周面上，多个磁钢沿周向间隔均布固定在内环桨叶的外周面上，磁性压电组件和磁钢磁性排斥配合，磁性压电组件片状的外侧边所在的直线沿内环桨叶和外环桨叶轴向方向布置；内环桨叶和外环桨叶相对旋转的同时分别带动磁性压电组件和磁钢相对旋转，由磁钢相对于磁性压电组件的变化移动带动磁性压电组件的内端往复振动运动而产生机械能，再由压电效应变成电能。

所述的磁性压电组件包括压电片、磁钢质量块和压电基底；压电片布置在压电基底上，压电基底的一侧边固定在外环桨叶的内周面，压电基底的另一侧边固定设有一条磁钢质量块，磁钢质量块的长度方向平行于压电基底的另一侧边；磁钢质量块用于和内环桨叶上所固定的磁钢磁性排斥配合。

所述内环桨叶外周面上沿周向间隔设有多个条形槽，每个条形槽沿轴向布置，每个条形槽中安装磁钢。

所述磁钢为沿内环桨叶轴向方向设置的条形块。

所述的磁钢质量块和磁钢之间具有间隙，不接触。

所述的磁钢质量块靠近内环转子一侧为N极，靠近外环转子一侧为S极；磁钢靠近外环转子一侧为N极，紧贴内环转子条形槽一侧为S极。

还包括压电片固定结构，压电基底的一侧边通过压电片固定结构固定在外环桨叶的内周面，压电片固定结构为沿外环桨叶轴向方向设置的条形块。