一种基于水流冲击的压电发电装置

摘要

本发明公布了一种基于水流冲击的压电发电装置，属于压电发电领域；由冲刷板、联动簧片、主挤压板、钹形压电元件、牵引轴、小型挤压板、联动杆、磁铁块、弹簧组成；所述冲刷板与簧片之间通过双边钩结构连接；簧片与挤压板间通过弹簧进行连接，冲刷板后部设有细孔用以安装联动杆；联动杆一端连接冲刷板，一端穿过压电区块到达后侧牵引轴，牵引轴和小挤压板共同作用产生二次挤压；所述冲刷板将联接联动簧片和联动杆；冲刷板将直接被水流冲刷产生一定的对内挤压效果；冲刷板与簧片之间通过双边钩结构连接；联动簧片与挤压板间通过弹簧进行连接，牵拉轴与挤压板间放置磁块；压电振子采用钹形压电元件。

权利要求

1.一种基于水流冲击的压电发电装置，其特征为，由冲刷板A、联动簧片B1，B2、主挤压板C1,C2、钹形压电元件D、牵引轴E、小型挤压板F1,F2,F3,F4、联动杆G、磁铁块H、弹簧I1,I2组成；所述冲刷板A与联动簧片B1,B2之间通过双边钩结构连接；联动簧片B1,B2与主挤压板C1,C2间通过弹簧进行连接，从而可以对压电振子起到更好的形变效果，冲刷板A后部设有细孔用以安装联动杆G；联动杆G一端连接冲刷板A，一端穿过后侧二次挤压模块中的牵引轴E，二次挤压模块由牵引轴E和小型挤压板F1,F2,F3,F4构成；牵引轴E与小型挤压板F1,F2,F3,F4间放置磁铁块H，牵引轴E通过联动杆G来传递外界环境水流的激励，再通过磁铁块H作用于小型挤压板F1,F2,F3,F4，从而在小的水流下依旧有较好的挤压效果；压电振子采用钹形压电元件D；该压电发电装置将用于桥墩内部，联动簧片B1,B2应保持平行，主挤压板C1,C2应保持平行，长度不得超过联动簧片B1，B2，小型挤压板F1,F2,F3,F4呈中心对称且伸出长度不得超过主挤压板C1,C2预留长度。

2.根据权利要求1所述的基于水流冲击的压电发电装置，其特征为拥有双重挤压装置，后侧二次挤压模块中的牵引轴E负责配合主挤压板C1,C2和通过牵引轴E来放大微小冲击，且小挤压板F1,F2,F3,F4呈中心对称且伸出长度不得超过主挤压板C1,C2预留长度。

3.根据权利要求1所述的基于水流冲击的压电发电装置，其特征为联动簧片始端与末端未工作时均应保持平衡状态，工作时应受挤压并将外界环境水流的激励传递到主挤压板C1,C2。

说明书

一种基于水流冲击的压电发电装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于水流冲击的压电发电装置，属于压电发电领域。

背景技术

[0002] 水利发电作为当今时代一个普遍且绿色的能源方式，人们一直在寻找新的发电方式，而我国境内遍布的河流达数千条之多，拥有足够的水力资源。足够的资源也带来了足够的隐患，对于这些隐患国内专家学者相继提出了相应的监测方法和手段，包括针对河水污染的水质监测技术，针对防洪及造成泥石流等自然灾害的雨量、水位以及河道水流速度监测技术等多方面。虽然目前所提出的某些监测方法在技术层面已较成熟，但尚未得到大面积的推广应用，其主要原因之一是监测系统供电问题未得到很好的解决。而压电式发电作为一种新兴的发电方式，利用正压电效应，当压电片产生变形时，能够产生一定的电量，利用这些电量可以给予微型传感器供电，在未来拥有一定的前景。

发明内容

[0003] 本发明提供一种基于水流冲击的压电发电装置。通过流体对装置的冲刷挤压联动装置中的一些元件产生电能。

[0004] 本发明采用的技术方案是：一种基于水流冲击的压电发电装置，由冲刷板、联动簧片、挤压板、联动杆、二次挤压模块(牵引轴和小挤压板)、磁铁块、弹簧、钹形压电元件组成。

[0005] 所述冲刷板将联接簧片和联动杆；冲刷板将直接被水流冲刷产生一定的对内挤压效果；冲刷板与簧片之间通过双边钩结构链接；簧片与挤压板间通过弹簧进行连接，从而可以对压电振子起到更好的形变效果，冲刷板后部设有细孔用以安装联动杆；联动杆一端连接冲刷板，一端穿过压电区块到达后侧二次挤压模块，二次挤压模块由牵引轴和四个小挤压板构成；牵拉轴与挤压板间放置磁块，从而对小的水流下依旧有较好的挤压效果；压电振子采用钹形压电元件。

[0006] 在本发明中，所述钹形压电元件由2个钹形端帽和1个矩形陶瓷片，2个端帽黏贴在矩形陶瓷片上、下表面，陶瓷采用PZT－8；2个端帽的顶部，外压力通过端帽变形转换成陶瓷片的张力，由于压电材料的正压电效应将在陶瓷片表面产生自由电荷，陶瓷片上、下极之间产生电压，为负载提供电能。

[0007] 在本发明中，所述簧片主要分为三段；a段位于在挤压板后侧钩齿处，能够让冲刷板在受到流体冲刷后对簧片进行一次向下的挤压，簧片收缩，b段链接挤压板，内侧设有弹簧孔用于连接弹簧，c段将流体引出装置。

[0008] 在本发明中，所述二次挤压模块分为三部分：a部分联动杆一端连接冲刷板，一端穿过压电区块到达后侧牵引轴：b部分牵引轴上置有4处凹槽用于放置磁块：c部分为四块小挤压板，装有与牵引轴上磁极相反的磁块。

[0009] 本发明的特色在于：(1)运用钹形压电元件，在持续挤压下也可以进行压电发电，可以在多种环境下使用；(2)通过两组挤压模块将不同激励下的能量妥善利用，充分达到能量高效率转换的特点。

附图说明

[0010] 图1所示为本发明的结构示意图；

[0011] 图2所示为冲刷板A的结构图；

[0012] 图3所示为簧片的B结构图；

[0013] 图4所示为钹形压电元件D的结构图；

[0014] 图5所示为牵引轴E的结构图；

[0015] 图6所示为带有小型挤压板F的结构图；

[0016] 图7所示为二次挤压模块的整体结构图；

[0017] 图8所示为主挤压板C的结构图；

具体实施方式

[0018] 为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

[0019] 请参阅图一、图二、图三、图四、图五、图六、图七，本发明实施例中，具体结构包括：

[0020] 一种基于水流冲击的压电发电装置，由冲刷板、联动簧片、挤压板、联动杆、二次挤压模块、磁铁块、弹簧、压电振子组成；所述冲刷板将联接簧片和联动杆；冲刷板将直接被水流冲刷产生一定的对内挤压效果；冲刷板与簧片之间通过卡齿结构链接；簧片与挤压板间通过弹簧进行连接，从而可以对压电振子起到更好的形变效果，冲刷板后部设有细孔用以安装联动杆；联动杆一端连接冲刷板，一端穿过压电区块到达后侧二次挤压模块，二次挤压模块由牵拉轴和4个小挤压板构成；牵引轴与挤压板间放置磁块，从而在小的水流下依旧有较好的挤压效果；压电振子采用钹形压电元件。

[0021] 非工作状态下，各个部分都处于一种静止状态，弹簧处于自然长度。当冲刷板收到流体冲击时，冲刷板挤压下端簧片。簧片向内收缩联动弹簧带动挤压板对钹形压电元件进行挤压形变，经过挤压形变，钹形压电元件上下两侧产生电位差。当流体的冲击不大时，由冲刷板带动联动杆引拉牵引轴，牵引轴与四块小挤压板上带有不同磁极的小磁块，牵引轴带动4块小挤压板对主挤压板进行挤压；从而使钹形压电元件能够在激励较小环境下或流速不大的流体环境下也能正常工作，将机械能转换为电能。

[0022] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上说明只适用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

[0023] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。