本发明专利技术公开了一种流体自适应涡激振动电磁式发电装置，包括外框架，外框架底部与圆柱支撑杆转动连接，在圆柱支撑杆的侧臂上设置翼型板，在外框架内设置发电单元，发电单元包括圆柱钝体、导杆、直压式电流变液阻尼器、永磁体、金属片和空心筒；圆柱钝体悬空竖直设置在外框架内，圆柱钝体的侧壁与一个水平设置的导杆的一端固定连接，导杆的另一端穿过一个空心筒，且导杆位于空心筒内的部分固定有圆柱型永磁体和金属片；在空心筒上缠绕有线圈；空心筒的顶部和底部各通过一个圆柱连杆与外框架相连；导杆在圆柱钝体的振动驱动下产生轴向运动，且两个圆柱连杆受流体激励会产生涡激振动；圆柱钝体通过水平设置的直压式电流变液阻尼器与外框架相连。尼器与外框架相连。尼器与外框架相连。
【技术实现步骤摘要】
一种流体自适应涡激振动电磁式发电装置
[0001]本专利技术涉及涡激振动电磁式发电装置领域，具体涉及一种流体自适应涡激振动电磁式发电装置。
技术介绍
[0002]现有的水下或水面设备，如水下机器人，又被称为“水下无人机”，可广泛应用于渔业养殖、船体维护、观光潜水、海洋开采探测、海洋监测、生物研究、水下导航、水下救援、管道检测等诸多领域，行业需求很大、发展前景广阔；目前，其供能方式大部分为外部电缆式或自带蓄电池式，然而这些供能方式仍然存在一些问题：
[0003]1.对水下机器人的下潜深度有限制，无法使其在深水域稳定工作。
[0004]2.水下机器人对外部输入电源的依赖性大，无法自主进行能量转化，可靠性差、成本高。
[0005]3.水下机器人在水下工作时，无法对振动能进行回收，外框架会产生涡激振动，对装置工作产生影响，造成能源消耗。
[0006]4.供电量单一，不能根据工作所需灵活改变供电量。
[0007]5.为满足水下机器人工作所需电能，设备整体自重大，结构复杂，对其工作限制大，能耗大。
[0008]6.供能装置无法根据水下机器人所处环境的变化进行自动调整，不能保证在多工况下持续稳定的供能
[0009]7.水下机器人需要根据工作情况持续输入电能或频繁更换电池，无法做到长时间独立自主的水下工作。
技术实现思路
[0010]本专利技术的目的是为了解决目前水下或水面设备，如水下机器人，能源供给方面存在的问题，根据工作的需求，公开了一种可以做到流体自适应，并利用涡激振动原理持续、稳定产生电能的装置，从而保证设备具有在多工况下长时间从事复杂工作的能力。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0012]本专利技术提供了一种流体自适应涡激振动电磁式发电装置，包括外框架，所述的外框架底部与圆柱支撑杆转动连接，在圆柱支撑杆的侧臂上设置翼型板，在外框架内设置发电单元，所述的发电单元主要包括圆柱钝体、导杆、直压式电流变液阻尼器、永磁体、金属片和空心筒；
[0013]圆柱钝体悬空竖直设置在外框架内，圆柱钝体的侧壁与一个水平设置的导杆的一端固定连接，导杆的另一端穿过一个空心筒，且导杆位于空心筒内的部分固定有圆柱型永磁体和铁片；在空心筒上缠绕有线圈；空心筒的外圈顶部和底部各通过一个圆柱连杆与外框架相连；导杆在圆柱钝体的振动驱动下产生轴向运动，且两个圆柱连杆受流体激励会产生涡激振动；所述的圆柱钝体通过水平设置的直压式电流变液阻尼器与外框架相连。
[0014]作为进一步的技术方案，所述的直压式电流变液阻尼器设置两个，两个直压式电流变液阻尼器上下对称设置在圆柱钝体的侧壁上。
[0015]作为进一步的技术方案，在圆柱钝体的顶部设置位移传感器。
[0016]作为进一步的技术方案，所述的发电单元包括多个。
[0017]作为进一步的技术方案，在导杆与空心筒接触的位置通过法兰型直线轴承支撑。
[0018]作为进一步的技术方案，所述的圆柱支撑杆底部与一个固定底座转动连接。
[0019]作为进一步的技术方案，所述的翼型板为平凸翼型，通过悬臂梁与圆柱支撑杆连接。
[0020]上述本专利技术的实施例的有益效果如下：
[0021]1.本专利技术通过一套无需外部供能的模组实现了流体自适应涡激振动电磁式发电，整体结构简单，操作方便；采用涡激振动的原理，圆柱钝体迎流面两侧发生非对称漩涡脱落，诱导圆柱钝体产生垂直于来流方向的振动，从而驱动导杆带动永磁体轴向往复运动；本装置可以通过改变线圈中的磁通量来产生交变电流供水下或水面设备使用。
[0022]2.本装置中，翼型板可以通过圆柱支撑杆带动装置迎合流体流向，使其发电单元随时处于最佳发电的位置，实现发电装置的流向自适应。
[0023]3.本装置中，圆柱钝体上下两端各安装一个直压式电流变液阻尼器，当流体流速较快时，圆柱钝体有大幅度振动的趋势，施加给阻尼器活塞的作用力较大，弹簧也受到同样大小的力，弹簧通过下面的隔板把力施加给压电陶瓷，压电陶瓷受力后向阻尼筒的正负电极供应电压，电流变液在电场的激励下粘度升高，阻止活塞推动电流变液通过阻尼内简上的小孔，从而对圆柱钝体施加一定大小的阻滞力，防止各机构间发生碰撞；当液体流速不快时，圆柱钝体振动幅度不大，施加给阻尼器活塞作用力较小，受到的阻尼器阻滞力也很小，阻尼器活塞压缩弹簧在阻尼筒内大范围运动，圆柱钝体上端面远离端盖一侧安装有非接触式位移传感器，能够自动检测圆柱钝体与连接电流变液阻尼器一侧镂空外壳的距离，当圆柱钝体在轴向靠近或远离其一定位移时，传感器自动发出电信号，使直压式电流变液阻尼器做出相应的调整，从而使装置对其运动机构的轴向运动具有自行判断的能力。以此保证装置在高、低流速下都能在允许范围内实现有效运动，做到发电装置的流速自适应，真正具有自我可调的能力。使装置能够在长时间、多工况环境下持续输出电能。
[0024]4.本装置基于涡激振动的原理，当流体流经圆柱钝体时，钝体在涡激振动作用下，迎流面两侧发生周期性非对称漩涡脱落，钝体会受到流向和垂直于流向的横向力，横向力作用于钝体，使其发生形变，引发钝体自身振动，进而驱动装置的运动机构发生轴向运动，带动永磁体在线圈中往复运动，不断改变线圈中的磁通量，从而产生感应电流。本装置的永磁体中间安装铁片，可以改变磁力线分布，使永磁体运动时，线圈磁通量的变化更明显，产生更大的感应电流，从而使装置输出的电能稳定性更高。
[0025]5.本装置中，圆柱支撑杆和圆柱连杆迎流产生的涡激振动通过装置框架结构传递给发电单元，加强了发电单元的振动，提高装置产电能力。
附图说明
[0026]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0027]图1为本专利技术的轴测图。
[0028]图2为本专利技术的正视图。
[0029]图3为本专利技术的左视图。
[0030]图4为本专利技术的右视图。
[0031]图5为本专利技术的俯视图。
[0032]图6为本专利技术的发电单元示意图。
[0033]图7为本专利技术的发电单元镂空外壳示意图。
[0034]图8为本专利技术的发电单元正视图。
[0035]图9为本专利技术的发电单元左视图。
[0036]图10为本专利技术的发电单元右视图。
[0037]图11为本专利技术的发电单元俯视图。
[0038]图12为本专利技术的发电单元正视剖面图。
[0039]图13为本专利技术的发电单元俯视剖面图。
[0040]图14为本专利技术的装置镂空外框架示意图。
[0041]图15为本专利技术的平凸翼型板示意图。
[0042]图16为本专利技术的直压式电流变液阻尼器剖视图。
[0043]图中：1外框架，2翼型板，3圆柱支撑杆，4固定底座，5框架柱，6圆柱连杆，7圆柱外壳,8端盖，9空心筒，10线圈，11法兰型直线轴承本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种流体自适应涡激振动电磁式发电装置，其特征在于，包括外框架，所述的外框架底部与圆柱支撑杆转动连接，在圆柱支撑杆的侧臂上设置翼型板，在外框架内设置发电单元，所述的发电单元主要包括圆柱钝体、导杆、直压式电流变液阻尼器、永磁体、金属片和空心筒；圆柱钝体悬空竖直设置在外框架内，圆柱钝体的侧壁与一个水平设置的导杆的一端固定连接，导杆的另一端穿过一个空心筒，且导杆位于空心筒内的部分固定有圆柱型永磁体和金属片；在空心筒上缠绕有线圈；空心筒的外圈顶部和底部各通过一个圆柱连杆与外框架相连；导杆在圆柱钝体的振动驱动下产生轴向运动，且两个圆柱连杆受流体激励会产生涡激振动；所述的圆柱钝体通过水平设置的直压式电流变液阻尼器与外框架相连。2.如权利要求1所述的流体自适应涡激振动电磁式发电装置，其特征在于，所述的直压式电流变液阻尼...
【专利技术属性】
技术研发人员：王慕豪，段德荣，代森良，张晓娅，程钰珺，刘霞，张辉，杨学锋，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：
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