一种基于液滴振荡的发电装置的制作方法

本发明属于新能源发电技术领域，特别涉及一种基于液滴振荡的发电装置。

背景技术：

振动是生活中常见现象，不必要的振动会造成能量的浪费，还会破坏结构强度，影响设备的正常工作，因而必须采取减震措施，如果能够利用这部分能量是一种良好的节能方式。

磁性液体是一种新型功能材料，既有磁性，又有流动性，由基液、磁性颗粒与包覆颗粒的界面活性剂组成。当施加外场时，磁性液体中的纳米磁性颗粒的磁矩会沿着磁场方向排列，对外显示出磁性；当无外磁场时，颗粒的磁矩立即恢复到之前的混乱状态，不显示磁性。磁性液体也是一种高效的发电方式，当带有磁流体的等离子体横切穿过磁场时，按电磁感应定律由磁力线切割产生电。如果将磁性液体的特殊性质与振动结合起来，可以同时实现减振和收集能量，在节能领域会有光明前景。

技术实现要素：

为了节约能源，同时克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于液滴振荡的发电装置，具有成本低、易实施、实用性强的优点。

一种基于液滴振荡的发电装置，包括圆管1、感应线圈2、永磁铁环3、支撑板4、导线7、磁性液滴8，圆管1的数量不少于2个，每个圆管1上下两端分别缠绕感应线圈2，圆管1外表面的中间部分设置永磁铁环3，永磁铁环3的南北极与圆管1的管长方向相同，永磁铁环3设置支撑板4上，每个圆管1中设有一个磁性液滴8，感应线圈2通过导线7与外围设备相连。

一种基于液滴振荡的发电装置，包括圆管1、感应线圈2、永磁铁环3、支撑板4、壳体5、导线7、磁性液滴8、非磁性液体9，圆管1的数量不少于2个，每个圆管1上下两端分别缠绕感应线圈2，圆管1外表面的中间部分设置永磁铁环3，永磁铁环3的南北极与圆管1的管长方向相同，永磁铁环3设置在支撑板4上，支撑板4设置在壳体5内部，支撑板4两端固定在壳体5上，每个圆管1中设有一个磁性液滴8，壳体5内充满非磁性液体9，感应线圈2导线7与外围设备相连。

所述磁性液滴8的直径为1~3mm，如果磁性液滴过小，磁生电的效果不显著，如果磁性液滴的直径超过3mm，则磁性液滴容易分散破碎。

所述圆管1的内径与磁性液滴8的直径接近，磁性液滴8与圆管1为间隙配合。

所述圆管1的高度为磁性液滴8直径的1.5~2.5倍。

所述壳体5与圆管1平行的面为硬质材料制得的硬质面板，如铁板等，壳体5与圆管1垂直的面为弹性材料制得的弹性面板，如不锈钢薄板等，受力后可以变形振动。

所述非磁性液体9与磁性液滴8不混溶。

所述外围设备为用电设备或者储电设备。

所述支撑板4为弹性材料板或硬质材料板。

所述基于液滴振荡的发电装置的工作原理为：

装置不被振动时，磁性液滴8处于永磁铁环3中间的平衡位置，当装置放置于振动平面上时，壳体5的上表面10和下表面6由于振动产生变形，压迫不可压缩的非磁性流体9流动，磁性液滴8也会随着运动，由于永磁铁环3的存在，磁性液滴8不会偏离平衡位置太远，但是会间歇性通过感应线圈2，由于磁性液滴8被永磁铁环3磁化，磁性液滴8的运动会造成感应线圈2内的磁场强度变化，进而引发磁感应强度随时间变化，这样感应线圈2内的磁通随时间而改变，基于法拉第电磁感应原理，感应线圈2中会产生感应电动势，即可实现磁性液滴8振荡发电。

本发明的有益效果：

1、实现了振动能量的有效利用，节能环保。

2、可以附着在任何振动的表面运行。

3、大规模组合使用可以增大发电量，可以利用雨水下降时的撞击能和水面的波浪能。

4、由于本装置的特殊设计，因而具有成本低，易实施，实用性强的优点，将多个该装置进行阵列排布以提高能量利用率并增大电压，可应用于波浪能的发电、物体减振发电等领域。

附图说明

图1为本发明实施例1装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1圆管部分的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例1圆管中磁性液滴向上振荡时结构示意图；

图4为本发明实施例1圆管中磁性液滴向下振荡时结构示意图；

图5为本发明永磁铁环的磁场和磁性液滴被磁化的示意图；

图6为本发明实施例2装置的结构示意图；

图7为本发明实施例2装置的剖面结构示意图；

图中：1-圆管；2-感应线圈；3-永磁铁环；4-支撑板；5-壳体；6-下表面；7-导线；8-磁性液滴；9-非磁性液体；10-上表面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明的内容不限于实施例及附图所示。

实施例1

一种基于液滴振荡的发电装置，如图1、2所示，包括圆管1、感应线圈2、永磁铁环3、支撑板4、导线7、磁性液滴8，12个圆管1上下两端分别缠绕感应线圈2，圆管1外表面的中间部分固定有永磁铁环3，永磁铁环3的南北极与圆管1的管长方向相同，图2中s、n表示永磁铁环3的两级，s为南极，n为北极，圆管1、感应线圈2和永磁铁环3组成一个整体，永磁铁环3固定设置在支撑板4上，12个圆管1中分别有一个磁性液滴8，磁性液滴8为悬浮有纳米四氧化三铁颗粒的矿物油，磁性液滴的直径为3mm，如果磁性液滴过小，磁生电的效果不显著，如果磁性液滴的直径超过3mm，则磁性液滴容易分散破碎，圆管1的内径与磁性液滴8的直径接近，磁性液滴8与圆管1为间隙配合，圆管1的高度为磁性液滴8直径的两倍，支撑板4为弹性材料制得，弹性材料为薄不锈钢板，受力后可以变形振动，感应线圈2通过导线7与外围设备相连，外围设备为发光二极管。

本实施例基于液滴振动的发电装置的工作原理为：

装置不被振动时，且处于绝热条件，磁性液滴8处于永磁铁环3中间的平衡位置，感应线圈2中的磁通φ不变，感应线圈2中没有感应电动势产生，也没有感应电流；当装置放置于振动平面上时，支撑板4振动产生变形，振动过程磁性液滴8也会随着运动，由于永磁铁环3的存在，磁性液滴8不会偏离平衡位置太远，但是会间歇性通过感应线圈2，如图3、4所示，静止时的磁性液滴8上下顶点分别靠近上下两个感应线圈2，当磁性液滴8振荡时偏离平衡位置，感应线圈2内部分被磁性液滴8填充，当磁性液滴8离平衡位置最远时，感应线圈2被磁性液滴充满，即装置振动时，磁性液滴8偏离原来位置，因此感应线圈2内的任意横截面上磁性液滴8所占面积随时间变化，感应线圈2中磁通量随时间变化率不为零，由法拉第电磁感应原理得出感应线圈2中会产生感应电动势，结合图5可知单个感应线圈2中感应电动势e的大小与感应线圈2匝数、磁性液滴8的磁化强度和圆管1的直径有关系，并与磁性液滴8占横截面的面积随时间变化率成正比，由于磁性液滴8被永磁铁环3磁化，磁场方向与磁性液滴8的运动方向平行，磁性液滴8的运动会造成感应线圈2内的磁场强度的变化，进而引发磁感应强度随时间变化，这样感应线圈2内的磁通将随时间而改变，基于法拉第电磁感应原理，感应线圈2中会产生感应电动势，即可实现磁性液滴8振荡发电。

稳态运行时单个感应线圈2产生的电压波形近似为正弦波，且感应线圈2产生的电压相互独立，需要外围设备对电压进行调制，当边界条件为非绝热时，温度会影响磁性液滴的磁化强度，感应电动势e的大小还与温度的时间变化率有关，磁性液滴8的振荡可以充分利用因振动而引发的流动，从能量守恒的角度，磁性液滴8的振荡能被转化为电能，本实施例产生的电能可以将外围设备发光二极管点亮。

实施例2

一种基于液滴振荡的发电装置，如图6、7所示，包括圆管1、感应线圈2、永磁铁环3、支撑板4、壳体5、导线7、磁性液滴8、非磁性液体9，两个圆管1上下两端分别缠绕感应线圈2，圆管1外表面的中间部分固定有永磁铁环3，永磁铁环3的南北极与圆管1的管长方向相同，图7中s、n表示永磁铁环3的两级，s为南极，n为北极，永磁铁环3固定设置在支撑板4上，永磁铁环3固定设置在支撑板4上，圆管1、感应线圈2和永磁铁环3组成一个整体，通过支撑板4固定在壳体5上，支撑板4两端通过焊接固定在壳体5上，两个圆管1中分别有一个磁性液滴8，磁性液滴的直径为2mm，如果磁性液滴过小，磁生电的效果不显著，如果磁性液滴的直径超过3mm，则磁性液滴容易分散破碎，圆管1的内径与磁性液滴8的直径接近，即磁性液滴8与圆管1为间隙配合，圆管1的高度为磁性液滴8直径的2.5倍，壳体5内充满与磁性液滴不混溶的非磁性液体9，本实施例的非磁性液体为水，壳体5与圆管1平行的面即两侧表面为硬质材料铁搭建，壳体5与圆管1垂直的面即上表面10和下表面6为弹性材料薄的不锈钢板制得，受力后可以变形振动，支撑板4为非弹性材料制得，非弹性材料为厚的不锈铁板，感应线圈2通过导线7与外围设备相连，外围设备为发光二极管。

本实施例基于液滴振动的发电装置的工作原理为：

装置不被振动时，且处于绝热条件，磁性液滴8处于永磁铁环3中间的平衡位置，感应线圈2中的磁通φ不变，感应线圈2中没有感应电动势产生，也没有感应电流；当装置放置于振动平面上时，支撑板4振动产生变形，振动过程磁性液滴8也会随着运动，由于永磁铁环3的存在，磁性液滴8不会偏离平衡位置太远，但是会间歇性通过感应线圈2，静止时的磁性液滴8上下顶点分别靠近上下两个感应线圈2，当磁性液滴8振荡时偏离平衡位置，感应线圈2内部分被磁性液滴8填充，其余部分是非磁性液体9，当磁性液滴8离平衡位置最远时，感应线圈2被磁性液滴充满，即装置振动时，磁性液滴8偏离原来位置，因此感应线圈2内的任意横截面上磁性液滴8所占面积随时间变化，感应线圈2中磁通量随时间变化率不为零，由法拉第电磁感应原理得出感应线圈2中会产生感应电动势，单个感应线圈2中感应电动势e的大小与感应线圈2匝数、磁性液滴8的磁化强度、圆管1的直径有关，并与磁性液滴8占横截面的面积随时间变化率成正比，由于磁性液滴8被永磁铁环3磁化，磁场方向与磁性液滴8的运动方向平行，磁性液滴8的运动会造成感应线圈2内的磁场强度的变化，进而引发磁感应强度随时间变化，这样感应线圈2内的磁通将随时间而改变，基于法拉第电磁感应原理，感应线圈2中会产生感应电动势，即可实现磁性液滴8振荡发电。

稳态运行时单个感应线圈2产生的电压波形近似为正弦波，且四个线圈产生的电压相互独立，需要外围设备对电压进行调制，当边界条件为非绝热时，温度会影响磁性液滴的磁化强度，感应电动势e的大小还与温度的时间变化率有关。磁性液滴8的振荡可以充分利用因振动而引发的流动，从能量守恒的角度，磁性液滴8的振荡能被转化为电能，本实施例产生的电能可以将外围设备发光二极管点亮。

磁性液滴8、圆管1与感应线圈2组成的整体可以超过两个，可以增大接受振动的面积，提高发电量；磁性液滴8为悬浮有纳米四氧化三铁颗粒的水分散液；非磁性液体9选用黏度更大的硅油，矿物油与硅油不相溶，使磁性液滴的振荡频率更高，产生的感应电动势更高。

实施例1和实施例2中感应线圈2的匝数可以增加，并且将感应线圈2串联，增大了感应电压，并且只输出一个电压，省去对多个电压的调制；磁性液滴8的直径在1~3mm范围内变化，并且配合相应的圆管1等，圆管1的高度为磁性液滴8直径的1.5~2.5倍，都可以到很好的发电效果。