[发明专利]一种涡激振动能量收集与发电装置

说明书

本发明公开一种涡激振动能量收集与发电装置，包括钝体，所述钝体上端固定连接有连接装置，所述连接装置外侧固定对称设置有直线振动发电机，所述连接装置上端安装有弹簧组，所述钝体能够在流体流过后产生振动，带动连接装置和直线振动发电机同步振动，所述直线振动发电机能够产生感应电动势；本发明适应低流速下产生的涡激振动向电能的转换，发电效率高。

技术领域

本发明涉及水流发电装置技术领域，特别是涉及一种涡激振动能量收集与发电装置。

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。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；压电式振动能量收集系统应用压电效应，将压电元件受到的应力和应变转化为电荷输出。目前，压电式振动能量收集装置的有效振动频率在100～1000Hz。中国专利号CN201810014846.9提供了一种改进型压电悬臂梁涡激振动发电装置，该专利利用压电效应实现机械能到电能的转换，适应高水流流速的环境，其振动频率高，发电效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种涡激振动能量收集与发电装置，以解决上述现有技术存在的问题，振动频率低，发电效率高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种涡激振动能量收集与发电装置，包括圆柱形结构的钝体，所述钝体上端固定连接有连接装置，所述连接装置外侧固定对称设置有直线振动发电机，所述连接装置上端安装有弹簧组，所述钝体能够在流体流过后产生振动，带动连接装置和直线振动发电机同步振动，所述直线振动发电机能够产生感应电动势。

可选的，所述连接装置包括固定对称设置于所述钝体两侧的两个连接杆，所述直线振动发电机固定设置于所述连接杆外侧，两个所述连接杆之间设置有连接板，所述弹簧组与所述连接板连接，弹簧组能够调节整个装置在水中的平衡，具体的，不同线径、直径和长度的弹簧被采用来调节涡激振动发电装置中钝体或者直线振动发电机质量改变时带来的平衡位置变动的问题。

可选的，所述连接板的上下两端对称设置有两个固定杆，位于下端的所述固定杆活动设置于两个所述连接杆之间，所述连接板上开设有连接通孔，所述弹簧组包括弹簧，所述弹簧两端固定连接有挂钩，所述弹簧一端通过所述挂钩与所述连接通孔固定连接，另一端通过所述挂钩与所述固定杆固定连接。

可选的，所述直线振动发电机包括设置于壳体内的磁体、线圈和振动弹簧；所述磁体与所述壳体固定连接，所述磁体包括多个圆环形磁体，多个所述圆环形磁体由海尔贝克阵列结构叠加而成，即，直线振动发电机的定子由Halbach圆环磁体阵列组成，磁体选用钕铁硼，所述线圈设置于所述磁体内部，且所述线圈采用铜导线绕制而成，所述线圈和磁体之间间隔有气隙；所述振动弹簧粘附于所述线圈顶部和底部，所述振动弹簧远离所述线圈的一端与所述直线振动发电机的壳体固定连接。磁体与连接杆能够运动同步，直线振动发电机的线圈利用黏附在其表面的振动弹簧产生与磁体不同步的运动，利用电磁感应原理收集振动形式机械能并将其转化为电能。

可选的，所述连接杆外侧固定设置有连接框架，所述直线振动发电机的所述壳体固定设置于所述连接框架内；连接框架就可以很好的固定直线振动发电机的磁体部分，同时又可以对直线振动发电机起到一定的保护作用，避免其发生磕碰等损伤。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：