[發(fā)明專利]一種雙套筒夾置剪切式壓電梁渦致振動能量轉(zhuǎn)換裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010944607.0 | 申請日： | 2020-09-10 |
| 公開（公告）號： | CN112290830B | 公開（公告）日： | 2023-10-20 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李莉;王永耀;林杉杉;安然然 | 申請（專利權(quán)）人： | 沈陽化工大學(xué) |
| 主分類號： | H02N2/18 | 分類號： | H02N2/18 |
| 代理公司： | 沈陽技聯(lián)專利代理有限公司 21205 | 代理人： | 張志剛 |
| 地址： | 110142 遼寧*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 套筒 剪切 壓電 梁渦致 振動 能量 轉(zhuǎn)換 裝置 | ||
一種雙套筒夾置剪切式壓電梁渦致振動能量轉(zhuǎn)換裝置，涉及一種發(fā)電裝置，該裝置用于將流體流過阻流圓筒時產(chǎn)生的剪切力轉(zhuǎn)換成電能的機電轉(zhuǎn)換裝置。該發(fā)電裝置包括阻流圓筒、固定圓筒、壓電陶瓷晶片、底座；阻流圓筒與固定圓筒把壓電陶瓷晶片緊緊夾在中間，在發(fā)生渦致振動時，利用流體順向流動的拖拽力和橫流方向脫渦升力的同時作用，使得阻流圓筒對固定圓筒產(chǎn)生剪切力，從而驅(qū)動夾在阻流圓筒與固定圓筒之間的壓電晶片發(fā)生剪切形變，進而產(chǎn)生電能。底座可固定于海洋、江河底部或水流中，從而將流體動能轉(zhuǎn)換為電能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，特別是涉及一種雙套筒夾置剪切式壓電梁渦致振動能量轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)
能量在現(xiàn)代科技大發(fā)展的過程中一直扮演著基石的作用，無論是火能、水能、電能、還是太陽能在人們?nèi)粘Ｉ睢野l(fā)展、人類科技推動方面發(fā)揮著重要的作用。目前5G時代的來臨，將迎接一個物物連接的全新時代，隨處可見的物品都將成為物聯(lián)網(wǎng)中的一個節(jié)點，那么這些節(jié)點的供電將尤為重要。物理連接可到達的地方可采用普通直流供電，但像深海、原始森林、太空中的節(jié)點將如何供電顯得尤為重要。如果采用電池供電，電池壽命有限，需要定期更換，則在某些場景的使用受到限制。因此就地取材，將節(jié)點附近的能量（如：風(fēng)能，太陽能，水流動產(chǎn)生的能量）借助于能量收集裝置轉(zhuǎn)化為電能為節(jié)點供電就成為了最佳選擇。
壓電俘能器是近年來研究較多的一類能量轉(zhuǎn)換技術(shù)，特別是在環(huán)境振動能量收集方面使用很廣。壓電能量轉(zhuǎn)換的效率與壓電材料的壓電系數(shù)直接相關(guān)，越高的壓電系數(shù)能量轉(zhuǎn)換時提供的功率越大。典型壓電材料的壓電常數(shù)均具有
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種雙套筒夾置剪切式壓電梁渦致振動能量轉(zhuǎn)換裝置，該裝置中將壓電懸臂梁置于下端固定套筒與上端阻流套筒之間，當(dāng)流體流經(jīng)上端阻流圓筒并滿足渦致振動條件時，阻流圓筒受到順流方向拖拽力和橫流方向脫渦升力的同時作用，產(chǎn)生橫流方向的往復(fù)振動并伴隨順流方向的小幅旋轉(zhuǎn)(類“8”字運動)，從而使壓電懸臂梁受剪切力產(chǎn)生切向應(yīng)變，從而將流體動能轉(zhuǎn)換為電能。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種雙套筒夾置剪切式壓電梁渦致振動能量轉(zhuǎn)換裝置，當(dāng)流速和裝置結(jié)構(gòu)滿足渦致振動條件時，該裝置利用流體順向流動的拖拽力和橫流方向脫渦升力同時作用，使得阻流圓筒在橫流方向做往復(fù)振動并且伴隨順流方向的小幅旋轉(zhuǎn)，即類似“8”字運動，從而使得夾在固定圓筒和阻流圓筒之間的壓電陶瓷晶體受到剪切力，而發(fā)生剪切形變，進而產(chǎn)生電能。切向極化的壓電陶瓷晶體在水平面和垂直面均受到剪切力的情況下，在水平方向的極板上產(chǎn)生電壓。所述裝置包括阻流圓筒、固定圓筒、切向極化壓電陶瓷晶片、引線孔和底座；壓電陶瓷晶片粘接在固定圓管的上端，阻流圓筒經(jīng)過熱漲方式處理后，與固定圓筒粘接壓電陶瓷晶片處組合，冷卻后將切向極化的壓電陶瓷片緊緊固定在阻流圓筒與固定圓筒之間，壓電陶瓷晶片的電極從下端固定圓管內(nèi)部引線至底座，在底座處經(jīng)過防水密封處理將線從引線孔引出，接至儲能電路。
所述的一種雙套筒夾置剪切式壓電梁渦致振動能量轉(zhuǎn)換裝置，所述阻流圓筒為薄壁圓筒，圓筒長度是其直徑的三倍以上，壓電陶瓷晶片均勻分布在阻流圓筒與固定圓筒之間。
所述的一種雙套筒夾置剪切式壓電梁渦致振動能量轉(zhuǎn)換裝置，所述圓筒直徑和長度根據(jù)來流速度進行調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的優(yōu)點與效果是：
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