[发明专利]一种流致回转式压电发电机

说明书

本发明涉及一种流致回转式压电发电机，属新能源技术领域。主体的主腔周围均布有副腔，主腔侧壁端装有端盖；滚筒的左右壁上设有半轴、筒壁外缘上镶嵌有主磁铁；左右半轴经轴承装在端盖和主腔底壁上，从主腔底壁伸出的半轴端部装有叶片；支架的盖板上设有带有倾斜安装面的安装块，盖板两端设有耳板，盖板装在副腔端部、耳板置于副腔插槽内；导销两端置于耳板的销孔内，导销上从左至右依次套有左弹簧、激励器和右弹簧；激励器顶面上设有两组凸轮、底面上装有副磁铁；凸轮面由依次相连的底面、斜面及顶面构成；支架的安装面上装有压电振子，压电振子为由基板和压电片粘接而成的悬臂梁型预弯结构，压电振子自由端与凸轮的斜面中点接触。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种流致回转式压电发电机，用于构造自供电河流监测系统。

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等使用不当等原因，部分河流都存在一定程度的污染问题，无法满足居民生活及农田灌溉的需求。此外，因目前有些区中小河流防洪设施不完善、缺少相关防洪设施，汛期来临之际存在溃堤或漫堤等危险，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；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等监测技术等多方面，以及为监测系统供电的各类微小型发电机，但现有的微小型发电机在可靠性及流速适应性等方面都存在一定的问题，严重地阻碍了其推广应用。

发明内容

本发明提出一种流致回转式压电发电机，本发明采用的实施方案是：主体的主腔周围均布有一组副腔，主腔为轴线处于水平面内的圆柱形、副腔为方形，一个副腔的左右壁外侧设有支脚，各副腔的左右壁内侧设有插槽，主腔的底壁上设有轴承孔，主腔的侧壁端部经螺钉装有带轴承孔的端盖；滚筒的左壁上设有左半轴、右壁上设有右半轴，左右半轴为同轴的阶梯轴；滚筒的筒壁外缘上镶嵌有至少两组数量相同的主磁铁，同一组内的主磁铁均布在同一圆周上，相邻两组主磁铁在滚筒的同一轴截面上的投影也为均布，相邻两组主磁铁的轴向距离相等，主磁铁的组数为偶数；左右半轴经轴承分别安装在端盖和主腔的底壁上，右半轴从主腔的底壁伸出且其端部经螺钉和轴套安装有叶片，叶片焊接在轴套上。

支架的盖板上对称地设有两组带有倾斜安装面的安装块，安装块与其所在的盖板的板面间形成的锐角为安装角，安装角为30～50度；盖板两端设有带销孔的耳板，安装块和耳板位于盖板的同一侧；盖板经螺钉安装在副腔端部，盖板两端的耳板置于副腔左右壁内侧的插槽内；导销两端分别置于两个耳板的销孔内，导销上从左至右依次套有左弹簧、激励器和右弹簧，激励器的导孔套在导销上，左右弹簧的两端分别顶靠在耳板和激励器上；激励器顶面上沿导孔轴向对称地设有两组凸轮，激励器的底面上沿导孔轴向安装有至少两个副磁铁，激励器的底面靠近主腔且与滚筒相对安装，一个激励器上的副磁铁数量与滚筒上主磁铁的组数相同，各副磁铁所在的轴截面位于相邻两组主磁铁所在的轴截面之间，副磁铁与其轴向左右相邻两组主磁铁间均为吸引力；凸轮的凸轮面由依次相连的底面、斜面及顶面构成，底面与顶面间的距离为凸轮升程，底面与斜面间所构成的锐角为凸轮升角，凸轮升角为30～50度。

支架的安装面上经螺钉和压条安装有压电振子，压电振子为由等厚度的基板和压电片粘接而成的悬臂梁型预弯结构，基板的预弯半径小于压电片的预弯半径，基板靠近激励器安装，压电振子自由端的基板的翻边处顶靠在凸轮的表面上，基板的翻边的凸起侧与凸轮的表面接触；压电振子安装前的自然状态下基板与压电片粘接面处的预弯半径为其中：h为压电振子总厚度，β＝E_m/E_p，E_m和E_p分别为基板和压电片材料的弹性模量，T_p和k₃₁分别为压电片材料的许用应力和机电耦合系数。