一种发电装置，包括有安装轴，该安装轴沿周向布置有多个能相对于安装轴旋转的叶片，相邻叶片的主端面相对而设，其特征在于：每一叶片为铁电材料片，叶片的两侧主端面上分别镀有金属电极，每一金属电极上设置有沿安装轴的轴向外露于叶片的主端面之外的金属块，金属块与相应主端面上的金属电极电导通，安装轴上设置有一组电刷，电刷的两个电极能分别与每一叶片上对应的两个金属块同时相接触，电刷还连接有一充电电路。本发明专利技术利用铁电材料的热释电效应特性，将叶片产生的电流经电刷传动给充电电路，进行电能存储；在工作时利用废热液体或废热气体的流动能够推动叶片自动绕安装轴进行转动，无需设置另外的驱动装置，结构更为简单，制造成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种发电装置。
技术介绍
随着工业的发展，人们对能源的需求越来越多，能源的浪费也越来越严重。其中一个最大的浪费就是废热，大量的废热从工业设备及家用设施等排出，如发电厂排出的低温热蒸汽、造纸厂的热废水、汽车的热尾气等等，据统计，就2010年全球有50%的能源消耗都以废热的形式浪费掉了，由于排出的废热多以废水或者废气的形式出现，热量温度降低，使得热循环的效率低，因此，很难有效地将废水废气中的余热收集起来。现有技术中，为了实现对废热的有效利用，已有各种废热回收装置和利用废热来发电的装置，有如专利号为ZL200820217916.2的中国技术《发动机发电机组废热回收装置》、申请号为20108000M48. 7的中国专利技术专利《燃料电池废热发电系统》等，这些专利中的装置虽然能够实现废热的回收利用，但是上述专利中的装置体积都较大，整体结构复杂，制造成本高，仅适用于大型工业企业的废热收集，无法适用于日常生活或家庭使用的小型设备的废热排放中。另有专利号为ZL200820072965. 1的中国技术《利用排气管废热发电的装置》 涉及一种利用排气管废热发电的装置，包括热电转换组件、启动马达控制装置、发电装置及储电装置，该热电转换组件固定架与排气管相连接，热电转换组件包括有热电转换发电装置、启动马达、感温装置及风扇装置；启动马达控制装置接收感温装置的温度讯号，同时驱动启动马达；储电装置则分别与发电装置及开关组相连接。该专利虽然体积较前两个专利有所减小，但是该专利中的热电转换发电装置需要通过温度传感器才能检测温度信号，而该温度信号又要通过马达控制装置来进行接收，这就使得热电转换发电装置本身涉及的电子设备较多，结构仍然复杂，不仅增加了安装和维护难度，也增加了制造成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构简单、安装方便、制造成本低且更加节能环保的发电装置。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为一种发电装置，包括有安装轴， 该安装轴沿周向布置有多个能相对于该安装轴旋转的叶片，相邻所述叶片的主端面相对而设，其特征在于每一所述叶片为铁电材料片，所述叶片的两侧主端面上分别镀有金属电极，每一所述金属电极上设置有沿所述安装轴的轴向外露于该叶片的主端面之外的金属块，所述金属块与相应主端面上的金属电极电导通，并且，所述安装轴上设置有一组电刷， 该电刷的两个电极能分别与每一所述叶片上对应的两个金属块同时相接触，所述电刷还连接有一充电电路。由于温度的变化，某些材料会出现结构上的电荷中心相对位移，使它们的自发极化强度发生变化，从而在它们的两端产生异号的束缚电荷，这种现象称为热释电效应。铁电材料是一种在居里温度以下存在自发极化的多功能材料，是一种优越的热释电材料，其自发极化强度P会随着温度的变化而变化，温度高，自发极化强度P低；温度低，自发极化强度 P就高。由于铁电材料的介电常数较大，至少为真空的几十倍，所以对于铁电材料来说，其自发极化强度就可以近似看成为铁电材料的电位移D，而电位移D的大小与面电荷密度σ 大小相等，也就是说P σ，由于温度的变化ΔΤ会导致极化强度有个ΔΡ的变化，这样， 铁电材料表面的电荷面密度就有△ σ的变化，从而△ σ △ P，假设铁电材料在垂直极化强度方向的表面积为S，那么由于温度变化△ T就会导致在铁电材料表面S上有束缚电荷 SQ= Ap.S = kAT.S的产生(其中k为一个比例系数)，由于铁电材料有一定的导电性，因此利用铁电材料的热释电效应就可以发电，在一定时间里，只要连续有效地改变铁电材料的温度就可以实现持续的发电过程。充电电路可以采用现有技术中的各种电路结构实现，为了简化电路结构，作为优选，所述充电电路可以简单地包括有二极管和电容，所述二极管的正极和所述一组电刷的第一电极相连，该二极管的负极经所述电容和所述一组电刷的第二电极相连。于是，当电刷的两个电极产生电流后，通过二极管的单向导通可以给电容充电，电容可以采用大电容实现电流的存储，当需要使用该充电电源时，充电电路中的电容可以作为电源进行放电。为了实现叶片在安装轴上的快速方便地安装，并且保证叶片能够相对于安装轴的转动，作为优选，所述的安装轴上设置有轴承，该轴承的内圈和所述安装轴固定连接，该轴承的外圈设置有橡胶套，所述橡胶套沿周向开设有能分别与每一所述铁电材料片相对应的凹槽，所述铁电材料片的底端固定插设于相应的所述凹槽内。为了保证电刷和叶片上金属块之间的接触可靠性和平稳性，作为优选，每一所述叶片上的两个所述金属块分别靠近该叶片的底端设置，并且，两个所述金属块沿所述安装轴的轴向错开设置，其中一个所述金属块位于所述叶片旋转平面的第一侧，另一个所述金属块位于该叶片旋转平面的第二侧；相应地，所述叶片的旋转平面两侧还分别对称地设置有一个所述的电刷。于是，当叶片绕安装轴旋转时，两个电刷分别设置在安装轴的前后两侧，电刷的两个电极能够分别与经过该位置的每一叶片上的两个金属块同时接触，叶片上产生的电压能够给充电电路实现充电。为了保证电刷的安装可靠性，防止电刷晃动，所述的安装轴为中间粗、两头细的阶梯轴，所述轴承套设于该阶梯轴的中间大径部上，所述阶梯轴的两头小径部上分别设置有所述的电刷，其中，所述电刷包括有本体和设置于该本体上的电极，该电刷的本体上开设有能与所述阶梯轴的小径端相适配的安装孔，所述安装孔套设在所述阶梯轴的小径部上，所述阶梯轴的大径部和小径部之间形成阶梯面，所述电刷的内侧面和所述的阶梯面之间垫片，所述阶梯轴的两头小径部上还分别连接有一能与所述电刷的外侧面相紧抵的螺母。于是，电刷的两端分别抵有垫片和螺母，既实现了电刷在安装轴上的固定安装，又能够避免发电装置在运行过程中电刷的晃动，提高电刷的安装可靠性。实际应用时，可以根据废热液体或气体的流速来调整叶片的数量，如果叶片数量过少，在一定周期内，经过废热液体或气体的叶片数量少，则发电效率低；如果叶片数量过多，则相应地安装轴直径需要增大，势必会增加发电装置的整体体积和制造成本，不适用于在小型化设备上的安装和使用，作为优选，可以设定所述叶片的数量为m片，该叶片的数量最佳范围宜为620。所述的铁电材料片的化学组成可以选择现有技术中的各种材料组成，作为进一步地优选，较佳地，可以选择为 Bii^eO3 或者 Pb (ZrxTi1J O3 或者(l_x) (K1/2Na1/2) Nb03-xLiNb0s 或者(1-x) (Biv2NEiv2)TiO3-XBaTiO3 或者(l_x)Pb (Mg1/3Nb2/3) 03_xPbTi03，其中，χ 表示不同压电陶瓷的化学组分，所述铁电材料片的最优化学组分在固溶体的准同型相界附近。与现有技术相比，本专利技术的优点在于通过在安装轴设置可相对该安装轴旋转的叶片而组成一个结构简单、安装方便的发电装置，该发电装置利用铁电材料的热释电效应特性，当叶片经过废热液体或气体后，其表面产生温差并产生电流，而每一叶片上设置的两个金属块则能够分别与设置在安装轴上的电刷进行接触，从而将叶片产生的电流经电刷传动给充电电路，进行电能的存储；其次，本发电装置在工作时利用废热液体或废热气体的流动能够推动叶片自动绕安装轴进行转动，无需设置另外的驱动装置，更加进一步地简化了发电装本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种发电装置，包括有安装轴（１），该安装轴（１）沿周向布置有多个能相对于该安装轴（１）旋转的叶片（２），相邻所述叶片（２）的主端面相对而设，其特征在于：每一所述叶片（２）为铁电材料片，所述叶片的两侧主端面上分别镀有金属电极，每一所述金属电极上设置有沿所述安装轴（１）的轴向外露于该叶片的主端面之外的金属块（２１），所述金属块（２１）与相应主端面上的金属电极电导通，并且，所述安装轴（１）上设置有一组电刷（５），该电刷（５）的两个电极能分别与每一所述叶片上对应的两个金属块（２１）同时相接触，所述电刷（５）还连接有一充电电路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗来慧，倪峰，李伟平，诸跃进，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：97
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