不倒翁多模发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种不倒翁多模发电装置，包括不倒翁结构体、微发电结构体和压电材料；所述的微发电结构体固定在腔体的内壁上，其中的三个微发电结构所在轴向线成三维正交状态；所述的微发电结构体同时驱动两个发电单元对外输出电能，一个利用压电材料的正压电效应输出电能，另一个利用电磁感应原理输出电能，所述不倒翁结构体的底部外侧与地面的结合部位附近还固定有压电材料。本发明专利技术可以用作风力、水力、海浪和振动能发电装置，部署简单，成本低廉，应用范围极广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源设施领域，特别涉及一种振动能、风能、水能、海浪等多种形式能量转化发电装置。
技术介绍
当今世界能源紧张，寻找新的能源问题是世人最为迫切的渴求，特别是寻找地球上再生能源更是人们所追求的目标。振动是一种广泛存在的现象，特别是在汽车、飞机、桥梁或大型机械等多种场合中。振动能量采集就是采集机械、车辆、楼宇以及如桥梁等其它建筑架构产生的一般机械振动能，并将其转换为电能，无需布线和电池，就可驱动传感器或者其他电路装置的一种能量采集技术。地球上海洋的波浪是一种蕴藏着巨大的能量，人们不断努力寻找各种各样的方法，去开发这一巨大的再生能源而实践探索，开发出多种类型的发电装置。国内外学者提出了多种海浪发电方式，大多利用各类机械装置将海浪的往复直线运动转换成旋转运动，进而由旋转电机进行能量转换，或者使用直线电机将进行能量转换。但不管是采用旋转电机还是 直线电机，由于海浪运动速度较慢，发电机体积和质量一般较大，制造成本较高，若使用传统齿轮箱进行增速，增加发电机动子速度，必然会带来系统效率降低，需要定期维护等问题。现有的风轮发电装置，一般都包含一个风轮机构，受水面发电应用环境的影响，风轮机构的安装高度受到限制，同时在诸如航标等浮动平台上，风轮机构的固定本身就有一定难度。风轮机构暴露在空气之中，并且有一定的高度，容易受到风浪的袭击而损坏，导致无法工作，浮动平台供电，尤其是远离海岸线的位置，维护起来非常困难。另外风轮机构等成本较高，并且风轮发电方式还存在一个最小启动风速，低于该风速，将不能正常工作。传统的水力发电机需要拦河造坝抬高水位，利用水流积蓄的势能转化成动能带动发电机组发电。传统的水电站建设成本极高，同时盲目建造水电站将对生态环境造成严重的损坏，另外也不是所有的河流都适合建造水电站。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种使用振动能、风力发电的装置，该装置还可以用做水力、海浪等可再生能源发电装置。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现: 一种不倒翁多模发电装置，包括不倒翁结构体、压电材料、至少三个微发电结构体；所述的微发电结构体固定在腔体的内壁上，其中的三个微发电结构所在轴向线成三维正交状态；所述不倒翁结构体的底部外侧与地面的结合部位附近固定有压电材料；所述的微发电结构体由弹性部件、压电材料、永磁铁和线圈组成，所述的压电材料固定在弹性部件外表面，所述的弹性部件同时驱动两个发电单元对外输出电能，一个利用压电材料的正压电效应输出电能，另一个利用电磁感应原理输出电能。作为进一步优化，弹性部件可以是悬臂梁，悬臂梁的一端为固定端，另一端为自由端，所述自由端产生与悬臂梁上下表面垂直的运动。作为进一步优化，弹性部件也可以是弹簧，弹簧的一端为固定端，另一端为自由端，所述自由端产生与弹簧伸缩方向一致的运动。作为进一步优化，使用悬臂梁作为弹性部件时，可以是永磁铁与悬臂梁的自由端相连，随自由端一起做与悬臂梁上下表面垂直的运动；所述线圈位置固定，位于永磁铁的磁场范围之内；永磁铁随悬臂梁自由端一起运动时，线圈中的磁感应强度发生变化，从而输出电能。作为进一步优化，使用悬臂梁作为弹性部件时，也可以是线圈与悬臂梁的自由端相连，随自由端一起做与悬臂梁上下表面垂直的运动；所述永磁铁位置固定；所述的线圈位于永磁铁的磁场范围之内；线圈随悬臂梁自由端一起运动时，线圈中的磁感应强度发生变化，从而输出电能。作为进一步优化，使用弹簧作为弹性部件时，可以是永磁铁与弹簧的自由端相连，随自由端一起做与弹簧伸缩方向一致的运动；所述线圈位置固定，位于永磁铁的磁场范围之内；永磁铁随弹簧自由端一起运动时，线圈中的磁感应强度发生变化，从而输出电能。作为进一步优化，使用弹簧作为弹性部件时，也可以是线圈与弹簧的自由端相连，随自由端一起做与弹簧伸缩方向一致的运动；所述永磁铁位置固定；所述的线圈位于永磁铁的磁场范围之内；线圈随弹簧自由端一起运动时，线圈中的磁感应强度发生变化，从而输出电能。作为进一步优化，永磁铁可以是条形磁铁，从线圈中央穿过。作为进一步优化，永磁铁也可以是U型磁铁，线圈的一部分位于磁铁的U型空隙中。作为进一步优化，微发电结构体还包括两个整流电路，压电材料的电能输出端和线圈的电能输出端分别连接在整流电路的输入端。 本专利技术创造与现有技术相比，具有如下特征: 1、风能、振动能、水能、海洋波浪能都是清洁能源，不会产生化学污染，是一种取之不尽的能源。2、本专利技术可以用作风力发电，在装置外面固定叶片，以增大受风面积。风力作用在叶片上，受力不平衡，将发生摆动，进而可以通过正压电效应和电磁感应原理对外输出电倉泛。3、本专利技术可以用作振动能发电，如直接放置在车船上，获取振动能发电。4、本专利技术可以作为水力发电装置使用，不需要拦河造坝抬高水位，建设成本低，维护简单，稳定性高，对生态环境没有影响，不受地势、水量等因素的限制。5、本专利技术可以作为海浪发电装置使用，通过绑定浮子，让本装置漂浮在海面上，随波浪起伏摇摆，对海水深度不做要求，既可以部署在近海岸边，又可以部署在远离海岸线的区域，施工容易、对环境破坏小。6、本专利技术不受海浪强度限制，转换效率高，可充分地利用小、中、大海浪的波能发电。7、装置内每个微发电结构体都能对捕获的能量，同时通过正压电效应和电磁感应原理两种方式转化为电能，可发挥两种能量转化方式的优势，克服各自的不足，结构设计巧妙，能量转化效率高。8、该装置根据发电功率的要求可以设计成大小不等的体积，可在单独，也可以多台联网设置，建立一个大型发电厂，将可以发出巨大的电力，大大缓解能源紧缺状况。9、本专利技术可靠性高，在部分模块损坏的情况下依然能正常工作。装置内部包含多个独立的微发电结构体，既可以充分吸收能量，提高转化效率，也同时增强中装置的整体的可靠性，即便其中部分损坏，整个装置仍能进行电能转化。10、本专利技术可以为航标灯等海洋仪器设备供电、也可以通过电缆输送到海岛或沿岸并网供电，还可以用在偏远山区供电，其应用领域很广。11、本专利技术可以用作装饰品、玩具等用途，适当改造可以作为家电小设备使用。例如，集成发光元件，可以作为台灯使用；集成MP3，可以作为音乐播放器使用；可以作为手机充电器。12、装置的腔体外壳，具备一定的抗冲击和抗腐蚀老化能力，可以抵御高强度风浪的冲击。主要部件位于封闭腔内，不受腐蚀危害,寿命长、建设和运行成本低,且系统组成简单、维护方便、能量转化率高。附图说明图1为不倒翁多模发电装置结构示意图。图2为永磁铁固定的悬臂梁式微发电结构体实施例1结构示意图。图3为永磁铁固定的悬臂梁式微发电结构体实施例2结构示意图。图4为线圈固定的悬臂梁式微发电结构体实施例1结构示意图。图5为线圈固定的悬臂梁式微发电结构体实施例2结构示意图。图6为永磁铁固定的弹簧式微发电结构体实施例1结构示意图。图7为永磁铁固定的弹簧式微发电结构体实施例2结构示意图。图8为线圈固定的弹簧式微发电结构体实施例1结构示意图。图9为线圈固定的弹簧式微发电结构体实施例2结构示意图。图10为一种并联方式汇聚的电路结构示意图。图11为悬臂梁及压电材料部位放大效果图。图12为弹簧及压电材料部位放大效果图。图13为截取弹簧及压电材料部位的一个片段放大后效果图。图14为单个发电单元整流后波形效果示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不倒翁多模发电装置，其特征在于：包括不倒翁结构体、压电材料、至少三个微发电结构体；所述的微发电结构体固定在腔体的内壁上，其中的三个微发电结构所在轴向线成三维正交状态；所述不倒翁结构体的底部外侧与地面的结合部位附近固定有压电材料；所述的微发电结构体由弹性部件、压电材料、永磁铁和线圈组成，所述的压电材料固定在弹性部件外表面，所述的弹性部件同时驱动两个发电单元对外输出电能，一个利用压电材料的正压电效应输出电能，另一个利用电磁感应原理输出电能。

【技术特征摘要】
1.一种不倒翁多模发电装置，其特征在于:包括不倒翁结构体、压电材料、至少三个微发电结构体；所述的微发电结构体固定在腔体的内壁上，其中的三个微发电结构所在轴向线成三维正交状态；所述不倒翁结构体的底部外侧与地面的结合部位附近固定有压电材料；所述的微发电结构体由弹性部件、压电材料、永磁铁和线圈组成，所述的压电材料固定在弹性部件外表面，所述的弹性部件同时驱动两个发电单元对外输出电能，一个利用压电材料的正压电效应输出电能，另一个利用电磁感应原理输出电能。2.如权利要求1所述的不倒翁多模发电装置，其特征在于，所述的弹性部件是悬臂梁，所述悬臂梁的一端为固定端，另一端为自由端，所述自由端产生与悬臂梁上下表面垂直的运动。3.如权利要求1所述的不倒翁多模发电装置，其特征在于，所述的弹性部件是弹簧，所述弹簧的一端为固定端，另一端为自由端，所述自由端产生与弹簧伸缩方向一致的运动。4.如权利要求1、2所述的不倒翁多模发电装置，其特征在于，所述的永磁铁与悬臂梁的自由端相连，随自由端一起做与悬臂梁上下表面垂直的运动；所述线圈位置固定，位于永磁铁的磁场范围之内；永磁铁随悬臂梁自由端一起运动时，线圈中的磁感应强度发生变化，从而输出电能。5.如权利要求1、2所述的不倒翁多模发电装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平，张秋平，沈新秀，
申请(专利权)人：张平，
类型：发明
国别省市：