[發(fā)明專利]一種基于全風(fēng)向環(huán)境激勵(lì)的風(fēng)致振動(dòng)電磁發(fā)電裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010039890.2
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111064340B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋汝君;張慧榮;隋文濤;張磊安;楊小輝;侯成偉
• 申請（專利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 主分類號: H02K35/02
• 分類號: H02K35/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于全風(fēng)向環(huán)境激勵(lì)的風(fēng)致振動(dòng)電磁發(fā)電裝置，涉及電磁發(fā)電和新能源利用領(lǐng)域。本發(fā)明包括矩形固定架構(gòu)，4個(gè)圓周陣列的懸臂梁，4個(gè)永磁體，4組線圈，圓柱剛體，圓柱銷，四口懸臂夾，彈簧，底板，本裝置工作原理：通過永磁體與線圈相對位置的變化，切割磁感線輸出電壓。在自然界中，風(fēng)的流動(dòng)會(huì)受到空間地形，時(shí)間等因素的影響，各種物理參數(shù)（速度，方向等）時(shí)刻發(fā)生變化，傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電裝置僅能利用單一風(fēng)向，造成風(fēng)能的極大浪費(fèi)，本裝置旨在提出一種可以充分利用自然界各向風(fēng)的發(fā)電裝置，將自然界的各向風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，具有清潔無污染，供電持續(xù)時(shí)間長,結(jié)構(gòu)緊湊，易于微型化等特點(diǎn)，在低功耗設(shè)備供電領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁發(fā)電和新能源利用領(lǐng)域，具體涉及一種基于全風(fēng)向環(huán)境激勵(lì)的風(fēng)致振動(dòng)電磁發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

中國是一個(gè)能源消耗大國，針對目前能源儲(chǔ)量急劇降低的現(xiàn)狀，相關(guān)部門提出大力倡導(dǎo)清潔能源的研發(fā)與利用。在自然界中存在著眾多的清潔能源，如風(fēng)能，地?zé)崮?，太陽能，潮汐能等。此類清潔能源轉(zhuǎn)化成電能成為本領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者研究的重點(diǎn)。關(guān)鍵在于如何設(shè)計(jì)自然界中清潔能源的俘能器以及能量轉(zhuǎn)化器。俘能器要盡可能多的捕獲自然界中的能量供能量轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為電能，同時(shí)能量轉(zhuǎn)化器需要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，提高能量的利用率，二者是是相輔相成的。

傳統(tǒng)風(fēng)能發(fā)電方式僅強(qiáng)調(diào)利用單一風(fēng)向激勵(lì)，并大多采用渦輪式結(jié)構(gòu)，不可避免導(dǎo)致風(fēng)能利用率降低，且傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，存在大量機(jī)械摩擦，導(dǎo)致可靠性降低。通過查閱資料得到：對光滑圓柱的氣動(dòng)性研究發(fā)現(xiàn)，圓柱在臨界雷諾數(shù)區(qū)會(huì)發(fā)生大幅振動(dòng)；對圓柱體不同長細(xì)比的研究中發(fā)現(xiàn)，可以通過數(shù)值模擬方式設(shè)計(jì)圓柱長細(xì)比獲得最大渦激振動(dòng)；對圓柱體風(fēng)致振動(dòng)俘獲風(fēng)能的研究發(fā)現(xiàn)：通過設(shè)計(jì)一定的負(fù)載大小可以獲得較為理想的輸出。細(xì)長結(jié)構(gòu)的圓柱在流場中所受的作用主要包含馳振，渦激振動(dòng)，顫振，其中最主要的是渦激振動(dòng)，類似于卡門渦街效應(yīng)，在圓柱兩側(cè)交替地產(chǎn)生脫離結(jié)構(gòu)物表面的旋渦，引發(fā)圓柱產(chǎn)生一定程度的振動(dòng)。鑒于以上風(fēng)力發(fā)電弊端以及圓柱渦激振動(dòng)俘獲風(fēng)能的研究，本發(fā)明提出了一種基于全風(fēng)向環(huán)境激勵(lì)的風(fēng)致振動(dòng)電磁發(fā)電裝置，能夠充分俘獲自然界中各個(gè)方向的風(fēng)能，通過對機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，將俘獲的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為激勵(lì)線圈切割磁感線的機(jī)械能，進(jìn)而輸出電壓，本裝置具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，便于微型化，可靠性高等優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要是解決傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電裝置僅能利用單一方向風(fēng)能的弊端，提出了一種基于全風(fēng)向環(huán)境激勵(lì)的風(fēng)致振動(dòng)電磁發(fā)電裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種基于全風(fēng)向環(huán)境激勵(lì)的風(fēng)致振動(dòng)電磁發(fā)電裝置，其特征在于：本裝置由剛體，懸臂夾，若干個(gè)圓周陣列的懸臂梁，若干個(gè)永磁體，矩形固定架構(gòu)，若干組線圈，圓柱銷，彈簧，底板構(gòu)成；以上部件可以將發(fā)電裝置整體分為兩個(gè)部分，剛體下部通過圓柱銷和彈簧與底板上表面固定在一起，所述懸臂梁固定連接于剛體的外周，所述永磁體固定在懸臂梁末端，以此構(gòu)成中心部分；矩形固定架構(gòu)固定放置在底板上表面，矩形固定架構(gòu)與永磁體對應(yīng)位置處固定放置若干組線圈，本裝置整體靜止時(shí)，所述線圈與永磁體在同一水平面上，線圈與永磁體同軸，以此構(gòu)成本裝置外圍部分。

進(jìn)一步的，所述剛體與圓柱銷之間裝設(shè)有懸臂夾，所述懸臂梁端面固定在懸臂夾側(cè)面。

進(jìn)一步的，所述懸臂夾為正四邊形的四口懸臂夾，所述懸臂梁的數(shù)量為4個(gè)，呈90°陣列分布。

進(jìn)一步的，所述矩形固定架構(gòu)上平面的四角設(shè)置有加強(qiáng)筋，所述線圈固定放置在所述加強(qiáng)筋上。

進(jìn)一步的，所述剛體為圓柱。

進(jìn)一步的，所述彈簧圍繞在圓柱銷側(cè)面，彈簧直徑略大于圓柱銷直徑。

本發(fā)明的有益效果：