基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器制造技术

本发明专利技术公开一种基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器，涉及清洁能源领域，包括支撑架、压电片、圆柱体和固液式摩擦纳米发电组件，支撑架包括由上至下依次连接的固定板、悬臂板和连接板，压电片固定于悬臂板的一侧，固液式摩擦纳米发电组件包括外壳、绝缘摩擦内壳和密封部件，外壳包括两个对称设置的感应电极，两个感应电极的对接面之间设置有绝缘层，两个感应电极的对接面与悬臂板设置有压电片的平面之间的夹角为非90

【技术实现步骤摘要】
基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器


[0001]本专利技术涉及清洁能源领域，特别是涉及一种基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器。

技术介绍

[0002]不可再生能源的逐渐枯竭以及环境污染问题促进了可再生能源技术的发展。海洋能源可以产生大量的清洁和可再生能源。由于最近可再生能源转换技术的发展，已经建造了许多不同的能源转换器来获取可再生能源。其中海洋、河流和渠道储存了丰富的可再生低速流动能量，但没有大规模开发。尽管海洋含有大量未开发的资源和能源，但由于目前的技术缺陷，如转换效率低和制造复杂，使得海洋、河流和渠道中的能量未得到充分利用。

技术实现思路

[0003]为解决以上技术问题，本专利技术提供一种基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器，实现了低流速的水流的能量收集，充分利用了摩擦纳米发电在低频收集能量的优势，提高了能量收集的利用效率。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]本专利技术提供一种基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器，包括支撑架、压电片、圆柱体和固液式摩擦纳米发电组件，所述支撑架包括由上至下依次连接的固定板、悬臂板和连接板，所述压电片固定于所述悬臂板的一侧，所述圆柱体安装于所述连接板的下部，所述圆柱体中设置有安装腔，所述固液式摩擦纳米发电组件包括外壳、绝缘摩擦内壳和密封部件，所述外壳固定于所述安装腔中，所述外壳包括两个对称设置的感应电极，两个所述感应电极的对接面之间设置有绝缘层，两个所述感应电极的对接面与所述悬臂板设置有所述压电片的平面之间的夹角为非90
°
，各所述感应电极的导线能够穿过所述圆柱体伸至外部，所述绝缘摩擦内壳夹持于两个所述感应电极之间，所述绝缘摩擦内壳上设置有第一通孔，所述绝缘摩擦内壳中设置有水，所述密封部件用于密封所述第一通孔。
[0006]优选地，所述圆柱体包括第一连接组件和两个对称设置的半圆柱，两个所述半圆柱的上端均安装于所述连接板上，所述第一连接组件用于连接两个所述半圆柱，各所述半圆柱的内侧设置有一个半腔体，两个所述半腔体对接形成所述安装腔。
[0007]优选地，所述第一连接组件包括多个第一连接螺栓，一个所述半圆柱上设置有多个第一连接通孔，另一个所述半圆柱的内侧面上设置有多个与所述第一连接通孔一一对应的第一螺纹孔，各所述第一连接螺栓穿过一个所述第一连接通孔安装于一个所述第一螺纹孔中。
[0008]优选地，还包括多个第二连接螺栓，所述连接板上设置有多个第二连接通孔，各所述半圆柱的顶面均设置有多个第二螺纹孔，各所述第二连接螺栓穿过一个所述第二连接通孔安装于一个所述第二螺纹孔中。
[0009]优选地，所述半腔体为半球形腔，所述感应电极为半球壳状，所述绝缘摩擦内壳为
球壳状；所述安装腔的内径与所述外壳的外径相同，所述外壳的内径与所述绝缘摩擦内壳的外径相同。
[0010]优选地，所述连接板的下表面设置有十字形通道，所述半腔体的上部设置有竖直槽，所述竖直槽的底端与所述半腔体连通，所述半腔体的两侧对称设置有两个直角槽，各所述直角槽的两端分别与所述半腔体和所述竖直槽连通，两个所述半圆柱对接之后两个所述竖直槽形成一个竖直通道且四个所述直角槽形成两个直角通道，所述竖直通道的顶端与所述十字形通道的中部连通，两个所述导线分别经过两个所述直角通道并经过所述竖直通道和所述十字形通道伸至外部。
[0011]优选地，所述绝缘摩擦内壳的材质为FEP材料，所述感应电极的材质为铜。
[0012]优选地，各所述感应电极的对接面上均设置有所述绝缘层。
[0013]优选地，两个所述感应电极的对接面与所述悬臂板设置有所述压电片的平面相互平行或共面设置。
[0014]优选地，各所述感应电极的内侧上部设置有一个半圆孔，两个所述半圆孔对接形成第二通孔，所述密封部件能够穿过所述第二通孔伸至所述外壳的外部；所述密封部件为圆柱状，所述第一通孔和所述第二通孔均为圆孔。
[0015]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0016]本专利技术提供的基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器，通过固定板将该能量收集器竖直固定于水流之中，当水流过圆柱体时发生圆柱绕流，产生周期性脱落的卡门涡街，涡脱会使圆柱体产生振动，圆柱体的振动会带动固液式摩擦纳米发电组件内部的液体晃动，从而使液体与绝缘摩擦内壳产生摩擦，进而产生电流，达到能量收集的目的，本专利技术中振动的产生是基于圆柱绕流造成的涡激振动，涡激振动可在较低的流速下产生，因此实现了低流速的水流的能量收集；固液式摩擦纳米发电与其他模式的摩擦纳米发电相比，固体与液体具有极低的摩擦系数，且有较大的固
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液有效接触面积，因此具有较高的效率，能够有效地利用每一次振动。同时，圆柱体的振动也会使得悬臂板产生变形，该变形也使压电片中产生电流。可见，本专利技术中将压电能量收集与摩擦纳米能量收集相结合，很好地利用了低流速的水流能量，也充分利用了摩擦纳米发电在低频收集能量的优势，提高了水流能量收集的利用效率，增强了实用性。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术提供的基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器的结构示意图；
[0019]图2为本专利技术提供的基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器的爆炸图；
[0020]图3为本专利技术提供的基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器中半圆柱的结构示意图；
[0021]图4为本专利技术提供的基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器中固液式摩擦纳米发电组件的结构示意图。
[0022]附图标记说明：100、基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器；1、支撑架；101、固定板；102、悬臂板；103、连接板；2、压电片；3、圆柱体；301、半圆柱；302、第一连接螺栓；4、固液式摩擦纳米发电组件；401、感应电极；402、绝缘摩擦内壳；403、密封部件；5、半腔体；6、直角槽；7、竖直槽；8、十字形通道；9、第一连接通孔；10、第一螺纹孔；11、第二连接通孔。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]本专利技术的目的是提供一种基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器，实现了低流速的水流的能量收集，充分利用了摩擦纳米发电在低频收集能量的优势，提高了能量收集的利用效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器，其特征在于，包括支撑架、压电片、圆柱体和固液式摩擦纳米发电组件，所述支撑架包括由上至下依次连接的固定板、悬臂板和连接板，所述压电片固定于所述悬臂板的一侧，所述圆柱体安装于所述连接板的下部，所述圆柱体中设置有安装腔，所述固液式摩擦纳米发电组件包括外壳、绝缘摩擦内壳和密封部件，所述外壳固定于所述安装腔中，所述外壳包括两个对称设置的感应电极，两个所述感应电极的对接面之间设置有绝缘层，两个所述感应电极的对接面与所述悬臂板设置有所述压电片的平面之间的夹角为非90
°
，各所述感应电极的导线能够穿过所述圆柱体伸至外部，所述绝缘摩擦内壳夹持于两个所述感应电极之间，所述绝缘摩擦内壳上设置有第一通孔，所述绝缘摩擦内壳中设置有水，所述密封部件用于密封所述第一通孔。2.根据权利要求1所述的基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器，其特征在于，所述圆柱体包括第一连接组件和两个对称设置的半圆柱，两个所述半圆柱的上端均安装于所述连接板上，所述第一连接组件用于连接两个所述半圆柱，各所述半圆柱的内侧设置有一个半腔体，两个所述半腔体对接形成所述安装腔。3.根据权利要求2所述的基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器，其特征在于，所述第一连接组件包括多个第一连接螺栓，一个所述半圆柱上设置有多个第一连接通孔，另一个所述半圆柱的内侧面上设置有多个与所述第一连接通孔一一对应的第一螺纹孔，各所述第一连接螺栓穿过一个所述第一连接通孔安装于一个所述第一螺纹孔中。4.根据权利要求2所述的基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器，其特征在于，还包括多个第二连接螺栓，所述连接板上设置有多个第二连接通孔，各所述半圆柱的顶面均设置有多个第二螺纹孔，各所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丹，张迪，李孝伟，李忠杰，彭艳，谢少荣，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：