[发明专利]一种流体压电俘能器

说明书

本发明涉及一种流体压电俘能器，属发电技术领域。设有凸台一和凸台二的端盖装在壳体上，凸台二上装有电路板，凸台一上装有压电振子和激励簧片；压电振子自由端装有被悬浮磁铁，激励簧片自由端安装有悬浮磁铁、受激磁铁，被悬浮磁铁与悬浮磁铁的同性磁极相对安装；壳体的底壁上设有凸台，凸台上下侧及壳体的上下侧壁上装有限位簧片；壳体的外侧沉孔中嵌有轴承，轴承中装有激励盘，激励盘右端装有叶片，激励盘两同心圆周上嵌有激励磁铁，不同圆周上相邻激励磁铁间夹角为Q＝360/N，其中N为激励磁铁数量，激励磁铁与受激磁铁的异性磁极相对安装；压电振子安装前为平直结构、安装后由于悬浮磁铁与被悬浮磁铁的耦合作用变为弯曲结构。

技术领域

本发明属于发电技术领域，具体涉及一种流体压电俘能器，为河流监测系统提供能量供应。

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使用不当等原因，大部分河流都存在一定程度的污染问题。此外，由于目前很多地区中小河流防洪设施不完善、甚至没有任何防洪设施，汛期来临之际可能导致溃堤或漫堤等危险，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，水利部就曾计划实现对《中小河流治理和中小水库除险加固专项规划》中确定的五千余条河流的监测全覆盖；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度等监测技术等多方面。虽然所提出的某些监测方法在技术层面已较成熟，但尚未得到大面积的推广应用，其主要原因之一是监测系统供电问题未得到很好的解决。

发明内容

本发明提出一种流体压电俘能器，本发明采用的实施方案是：设有凸台一和凸台二的端盖经螺钉安装在壳体上，凸台二上经螺钉安装有电路板，凸台一上经螺钉和压块安装有压电振子和激励簧片，压电振子由基板和压电片粘结而成，基板靠近激励簧片安装，激励簧片两侧的压电振子数量相等且对称布置；压电振子自由端经螺钉安装有被悬浮磁铁，激励簧片自由端经螺钉安装有悬浮磁铁、受激磁铁，被悬浮磁铁与悬浮磁铁的同性磁极相对安装；壳体的底壁上设有凸台，凸台上下侧及壳体的上下侧壁上经螺钉安装有限位簧片；壳体的底壁的外侧沉孔中镶嵌有轴承，轴承中安装有激励盘，激励盘右端经螺钉安装有叶片，激励盘的两个同心圆周上分别均匀地镶嵌有激励磁铁，且不同圆周上相邻的激励磁铁之间的夹角为Q＝360/N，其中N为激励磁铁的总数量，激励磁铁与受激磁铁的异性磁极相对安装，激励簧片的中介面距两同心圆圆周的距离相等。

本发明中，压电振子安装前为平直结构、安装后由于悬浮磁铁与被悬浮磁铁的耦合作用变为弯曲结构；激励簧片不发生弯曲变形时，激励簧片两侧压电振子的变形及受力状态分别相同；当利用外力使压电振子与限位簧片相接触时，压电片上的最大压应力小于其许用压应力、压电振子端部的弯曲变形量不大于许用值其中：B＝1-α+αβ，A＝α⁴(1-β)²-4α³(1-β)+6α²(1-β)-4α(1-β)+1，α＝h_m/H，β＝E_m/E_p，h_m为基板h2的厚度，H为压电振子h的总厚度，E_m和E_p分别为基板h2和压电片h1的杨氏模量，k₃₁和分别为压电材料的机电耦合系数和许用压应力，L为压电振子h的长度。