[發明專利]一種基于聲子晶體諧振腔的小型流體能收集器

在審

• 申請號: 201810108851.6
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108347194A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 楊愛超;吳宇;周煦光;李敏;朱亮;謝三軍;裴茂林
• 申請（專利權）人: 國網江西省電力有限公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 趙艾亮

本發明公開了一種基于聲子晶體諧振腔的小型流體能采集器，包括聲子晶體諧振腔、流體能轉換器、頂板和底板，所述聲子晶體諧振腔由中心為單點空位缺陷的散射體陣列構成，所述流體能轉換器安裝在所述聲子晶體諧振腔的中心，所述頂板和底板分別安裝在所述聲子晶體諧振腔和流體能轉換器的頂部和底部。本發明具有多方向的流體能采集能力，更高的轉換效率，更高的輸出電能密度，更寬的流速響應范圍；同時本發明結構簡單、體積小，適合于小型電子設備及可攜帶設備供電。

技術領域

本發明屬于清潔能源采集及發電技術領域，具體是涉及一種基于聲子晶體諧振腔的小型流體能采集器，用以實現流體能的多方向、高效采集。

背景技術

流體能采集技術是清潔新能源發展的重要分支之一。流體能具有分布廣、儲量豐富、能量密度高、種類多等特點，一般包括海洋波浪能、潮汐能、水能、風能等。流體能采集器及采集技術的發展成為能量采集技術領域的熱點。

流體能采集器根據流體能量類型主要可以分為風能采集器、水能采集器、波浪能采集器等。其中，風能采集器中比較典型的是風力發電機，其采用風致轉動與電磁感應相結合的原理，利用風翼的轉動驅動永磁鐵切割磁力線而輸出電能，這類風力發電機的機械結構比較復雜，加工精度和機械穩定性也要求較高，故體積較大、成本較高。水能采集器中比較典型的是水力發電機，其利用水位落差產生的沖力驅動水輪機轉動，再通過發電機將水輪機轉動產生的能量轉化為電能輸出，這類水利發電機的機械結構同樣比較復雜，內部損耗較大，故電能輸出效率不高。波浪能采集器有的是利用柔性材料在波浪流過表面易變形的機制結合壓電效應實現電能輸出；而有的是利用水氣壓強轉換方法將水壓轉化為氣壓驅動活塞運動，再將活塞的機械能轉化為電能輸出，但是這兩種設備的能量轉換效率都不高。

目前，上述各類流體能采集器一般都存在以下缺點：

1、體積較大，不適合為小型電子設備及可攜帶裝置供電；

2、流體能采集效率不是很高，且僅能對少數方向的流體能進行采集；

3、采集器的啟動流速較大，且流速響應范圍較小。

發明內容

針對以上現有技術，本發明要解決的技術問題在于提供一種基于聲子晶體諧振腔的小型流體能采集器，用以實現流體能的多方向、高效且大流速范圍的采集。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于聲子晶體諧振腔的小型流體能采集器，包括聲子晶體諧振腔、流體能轉換器、頂板和底板，所述聲子晶體諧振腔由中心為單點空位缺陷的散射體陣列構成，所述流體能轉換器安裝在所述聲子晶體諧振腔的中心，所述頂板和底板分別安裝在所述聲子晶體諧振腔和流體能轉換器的頂部和底部；所述流體能轉換器包括圓柱體、彈性金屬薄板、壓電片組和防水層，所述彈性金屬薄板的兩端分別固定在所述頂板和底板的中心，所述圓柱體套裝在所述彈性金屬薄板的中部，所述壓電片組由兩片分別粘合在所述彈性金屬薄板兩端面的壓電片組成，所述壓電片的表面均粘合有所述防水層。

更優的，所述聲子晶體諧振腔與流體能轉換器構成3×3或5×5的陣列結構，其中所述聲子晶體諧振腔中的散射體的數量為8個或24個。

更優的，所述聲子晶體諧振腔中的散射體的截面為圓形或正方形或十字形。

更優的，所述聲子晶體諧振腔的晶格形狀為正方形或三角形且晶格常數可調。

更優的，所述流體能轉換器中的圓柱體的材質為有機玻璃或不銹鋼。

更優的，所述流體能轉換器中的彈性金屬薄板的材質為鈹青銅或不銹鋼。

更優的，所述流體能轉換器中的壓電片的材質為壓電陶瓷或壓電單晶或PVDF。

更優的，所述流體能轉換器中的防水層的材質為環氧樹脂或塑料。

更優的，所述頂板和底板的材質為有機玻璃或不銹鋼。