[發明專利]一種利用雙圓錐體繞流渦激振動收集電能的裝置和方法

有效

• 申請號: 202110759722.5
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113364351B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 蔡建程;余夢瑤;徐子盛;鄂世舉;邸奎;陳希
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02J7/32
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種利用雙圓錐體繞流渦激振動收集電能的裝置，其特征在于，包括支撐架(4)、連接架(3)、支撐彈簧(6)、雙圓錐體(2)和介電彈性體發電裝置(7)；

所述的連接架(3)的中部通過支撐架(4)安裝在流道壁面上，連接架(3)一側安裝有雙圓錐體(2)，連接架(3)另一側通過一對支撐彈簧固定在流道壁面上；所述的介電彈性體發電裝置(7)位于兩個支撐彈簧之間；所述的雙圓錐體(2)和介電彈性體發電裝置(7)以支撐架(4)和連接架(3)的連接處為支點，形成蹺蹺板結構；

所述的介電彈性體發電裝置(7)包括若干個由剛性支撐體上蓋(801)、剛性支撐體下蓋(802)、內部彈簧(10)和介電彈性薄膜(9)構成的單體結構；所述的內部彈簧(10)的兩端分別與剛性支撐體上蓋(801)、剛性支撐體下蓋(802)連接，所述的剛性支撐體上蓋(801)固定在連接架(3)另一側，剛性支撐體下蓋(802)固定在流道壁面上；所述的介電彈性薄膜(9)包覆在內部彈簧(10)的外側，介電彈性薄膜(9)的兩端分別與剛性支撐體上蓋(801)、剛性支撐體下蓋(802)連接；若干個單體結構均布在兩個支撐彈簧之間；

所述的介電彈性薄膜(9)是通過在彈性體材料兩側鍍屈從電極制備得到的。

2.根據權利要求1所述的利用雙圓錐體繞流渦激振動收集電能的裝置，其特征在于，所述的連接架(3)為一邊敞開的矩形框架結構，敞開處的兩個端部均安裝有帶通孔的圓盤端板(1)，兩個圓盤端板的端面相對；所述的雙圓錐體(2)的兩端通過兩個圓盤端板的通孔固定，能夠繞雙圓錐體的軸線轉動。

3.根據權利要求2所述的利用雙圓錐體繞流渦激振動收集電能的裝置，其特征在于，所述的雙圓錐體(2)為中間大兩端小的變直徑柱體，且以最大直徑處為對稱面。

4.根據權利要求3所述的利用雙圓錐體繞流渦激振動收集電能的裝置，其特征在于，所述的雙圓錐體(2)的最大直徑和最小直徑分別為：

D_max＝St×U_max/f_vs

D_min＝St×U_min/f_vs

f_vs≈f_n

其中，D_max和D_min分別為雙圓錐體中間位置處的最大直徑和兩端位置處的最小直徑；U_max和U_min分別為來流速度的最大流速值和最小流速值，f_vs為雙圓錐體不同直徑處對應的橫截面后方產生的不同頻率渦脫落，f_n為裝置的固有頻率，St為Stouhal數，對于圓柱繞流St≈0.2。

5.根據權利要求1所述的利用雙圓錐體繞流渦激振動收集電能的裝置，其特征在于，所述的連接架(3)的中部通過連接銷軸(5)固定在支撐架(4)的一端，支撐架(4)的另一端固定在流道壁面上。

6.根據權利要求1所述的利用雙圓錐體繞流渦激振動收集電能的裝置，其特征在于，所述的支撐架采用垂直于流道壁面的一對支撐桿構成，所述的連接架與支撐桿垂直。

7.根據權利要求1所述的利用雙圓錐體繞流渦激振動收集電能的裝置，其特征在于，所述的介電彈性體發電裝置(7)中的每一個單體結構中的內部彈簧與兩側的支撐彈簧平行。

8.根據權利要求7所述的利用雙圓錐體繞流渦激振動收集電能的裝置，其特征在于，還包括整流電路和外接負載；

每一個單體結構中的剛性支撐體上蓋(801)、剛性支撐體下蓋(802)分別連接外部的正電極和負電極，通過導線連接整流電路后給外接負載供電。