[发明专利]基于永磁体调节平衡的双稳态涡激振动发电装置

说明书

本发明公开了一种基于永磁体调节平衡的双稳态涡激振动发电装置，涉及振动发电技术领域，包括钝体、发电机和磁体组，磁体组包括第一磁体、第二磁体和第三磁体，第二磁体位于第一磁体和第三磁体之间，第二磁体在第一磁体和第三磁体之间往复运动，第二磁体分别与钝体和发电机连接，发电机将往复运动的机械能转化为电能。本发明的第二磁体与第一磁体、第三磁体产生双稳态振动，由此带动发电机工作产生感应电动势。采用磁体组一方面简化了结构，另一方面减少装置制作难度，也克服了传统弹簧在多次振动后带来疲劳损伤的缺点。本发明的磁体组的双稳态运动大大提高了频率响应范围，在低激励频率和低激励振幅下能发生大幅振动，由此提高发电机的发电功率。

技术领域

本发明涉及振动发电技术领域，特别是涉及一种基于永磁体调节平衡的双稳态涡激振动发电装置。

背景技术

在海洋环境中，传统的化学电池寿命短、不易更换且容易污染环境，需要能够长期稳定供电的可再生能源供电形式。利用涡激振动原理能够将水流能转换为振动能。而振动能量收集技术具有结构简单、输出能量密度高等优点，可以代替传统电池解决难以实现电池更换等问题，能够为电子设备连续供电，提升器件稳定性和使用寿命。

振动能是自然界中能够捕获的具有较高能量密度的一种能量形式，目前针对振动能量采集技术主要分为四种：电磁式、压电式、静电式和压电-电磁复合式。相比与压电式振动能量收集装置的振动频率较高，电磁式振动能量收集装置的震动频带宽且频率低。而电磁式振动能量收集设备应用电磁感应现象，将磁铁与线圈相对运动的机械能转化为电能。为了提高电磁式涡激振动发电装置的发电效率，将传统的弹簧组调节装置平衡变为采用磁体组的磁力调节装置平衡，利用磁体组的优点是提高了涡激振动发电装置的频率响应范围，并且系统在低激励频率和低激励振幅下能发生大幅振动，由此提高直线振动发电机的发电量和发电效率。中国专利号CN202011372654.9提供了一种质量及支撑刚度可调的涡激振动发电装置，该装置利用弹簧进行刚度调节，调节刚度范围窄。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于永磁体调节平衡的双稳态涡激振动发电装置，以解决上述现有技术存在的问题，利用磁体组调节刚度，拓宽刚度调节范围，拓宽涡激振动频带，提高水流流速转换为振动能范围，提高转换效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种基于永磁体调节平衡的双稳态涡激振动发电装置，包括钝体、发电机和磁体组，所述磁体组包括第一磁体、第二磁体和第三磁体，所述第二磁体位于所述第一磁体和所述第三磁体之间，所述第二磁体在所述第一磁体和所述第三磁体之间往复运动，所述第二磁体分别与所述钝体和所述发电机连接，所述发电机将往复运动的机械能转化为电能。

优选地，所述第一磁体的下端与所述第二磁体的上端相对设置，所述第一磁体的下端的磁性与所述第二磁体的上端的磁性相同，所述第二磁体的下端与所述第三磁体的上端相对设置，所述第二磁体的下端的磁性所述第三磁体的上端的磁性相同。

优选地，所述第一磁体和所述第三磁体通过固定杆连接，所述固定杆穿过所述第二磁体的通孔。

优选地，所述钝体的两端分别与一连接杆连接，所述第二磁体与两所述连接杆通过一连接板连接。

优选地，所述基于永磁体调节平衡的双稳态涡激振动发电装置还包括导轨，所述连接板与所述导轨滑动连接。

优选地，所述发电机包括磁体阵列、线圈、支杆和壳体，所述支杆的一端与所述第二磁体连接，所述支杆的另一端与所述磁体阵列连接，所述线圈缠绕在所述壳体的支架上，所述磁体阵列位于所述线圈和所述壳体之间，所述线圈与所述磁体阵列之间存在气隙，所述第二磁体带动所述磁体阵列与所述线圈产生相对运动。

优选地，所述磁体阵列呈圆环状。

优选地，所述磁体阵列包括若干钕铁硼磁铁。

优选地，所述壳体采用硅钢制成。