一种压电-摩擦电俘能器

本发明涉及流体能量收集，特别是涉及一种压电-摩擦电俘能器。

背景技术：

1、振动的形式主要有机械能、潮汐能、风能、水能等，相对于其他振动能，水能作为新能源具有绿色环保、可持续利用、分布广泛等优势，因此如何有效收集水能中的能量已成为当前讨论的热门话题。随着微纳器件应用领域的日益拓展，微能源技术受到国内外研究人员的高度关注和重视，其中，利用涡激振动进行流体能量收集是主要的研究热点之一。

2、目前，通常采用压电-摩擦电俘能器进行流体能量收集，但是现有的压电-摩擦电俘能器只具有涡激振动一种振动工作模式，能量转换效率较低。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种压电-摩擦电俘能器，以解决上述现有技术存在的问题，能够将涡激振动和磁致振动相结合，提高能量转换效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种压电-摩擦电俘能器，包括：

4、涡激振动模块，所述涡激振动模块包括振动柱组件，所述振动柱组件能够在流体作用下产生运动；

5、压电模块，所述压电模块包括压电片，所述压电片安装于支撑件上，且所述压电片通过连接件与所述振动柱组件连接，所述振动柱组件运动时，能够通过所述连接件带动所述压电片产生形变，以进行发电；

6、摩擦电模块，所述摩擦电模块安装于所述振动柱组件上，所述振动柱组件运动时，所述摩擦电模块能够摩擦发电；

7、磁致振动模块，所述磁致振动模块包括对应设置的动磁铁和定磁铁，所述动磁铁安装于所述振动柱组件内，并能够随所述振动柱组件运动，以使所述振动柱组件产生磁致振动。

8、优选的，所述压电-摩擦电俘能器还包括底部支撑板，所述振动柱组件与所述底部支撑板垂直，所述定磁铁垂直设置于所述底部支撑板上，所述支撑件为侧支撑板，所述侧支撑板垂直连接于所述底部支撑板上。

9、优选的，所述振动柱组件包括由下至上依次连接的两个振动柱，下方所述振动柱的底部以及上方所述振动柱的顶部均连接有所述摩擦电模块。

10、优选的，所述振动柱组件沿流体流动方向设置有多排，各排所述振动柱组件交错设置，且各排所述振动柱组件的直径不同。

11、优选的，所述振动柱组件设置有三排，第一排所述振动柱组件和第二排所述振动柱组件均设置有两个，第二排所述振动柱组件设置有一个，全部所述振动柱组件成x型排列。

12、优选的，每个所述振动柱内均设置有多块所述动磁铁，且所述动磁铁包括沿横向设置的动磁铁和沿纵向设置的动磁铁。

13、优选的，每个所述振动柱内均设置有两块沿横向设置的动磁铁和一块沿纵向设置的动磁铁，所述定磁铁设置有三块，包括第一定磁铁、第二定磁铁和第三定磁铁；其中，所述第一定磁铁和所述第三定磁铁与沿横向设置的所述动磁铁平行，所述第二定磁铁与沿纵向设置的所述动磁铁平行，且全部所述振动柱组件均位于所述第一定磁铁和所述第二定磁铁之间，沿纵向设置的所述动磁铁位于所述振动柱内靠近所述第二定磁铁的一侧。

14、优选的，沿横向设置的所述动磁铁与相邻的所述定磁铁之间相互排斥，沿纵向设置的所述动磁铁与所述第二定磁铁之间相互吸引。

15、优选的，所述摩擦电模块包括防水盒和独立层模式的纳米摩擦发电单元，所述纳米摩擦发电单元设置于所述防水盒内。

16、优选的，所述压电片为mfc压电片。

17、优选的，所述振动柱为圆柱，且所述振动柱的表面设置有多个超表面花纹。

18、本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

19、本发明压电-摩擦电俘能器设置有涡激振动模块，能够在流体的作用下产生运动，并带动摩擦电模块运动以摩擦发电，带动压电片产生形变发电，从而能够实现流体能量收集；而且，本发明压电-摩擦电俘能器还设置有磁致振动模块，能够使振动柱组件产生磁致振动，从而实现将涡激振动和磁致振动两种方式进行结合，有效地提高了能量转换效果。

技术特征：

1.一种压电-摩擦电俘能器，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的压电-摩擦电俘能器，其特征在于：所述压电-摩擦电俘能器还包括底部支撑板，所述振动柱组件与所述底部支撑板垂直，所述定磁铁垂直设置于所述底部支撑板上，所述支撑件为侧支撑板，所述侧支撑板垂直连接于所述底部支撑板上。

3.根据权利要求1或2所述的压电-摩擦电俘能器，其特征在于：所述振动柱组件包括由下至上依次连接的两个振动柱，下方所述振动柱的底部以及上方所述振动柱的顶部均连接有所述摩擦电模块。

4.根据权利要求3所述的压电-摩擦电俘能器，其特征在于：所述振动柱组件沿流体流动方向设置有多排，各排所述振动柱组件交错设置，且各排所述振动柱组件的直径不同。

5.根据权利要求4所述的压电-摩擦电俘能器，其特征在于：所述振动柱组件设置有三排，第一排所述振动柱组件和第二排所述振动柱组件均设置有两个，第二排所述振动柱组件设置有一个，全部所述振动柱组件成x型排列。

6.根据权利要求3所述的压电-摩擦电俘能器，其特征在于：每个所述振动柱内均设置有多块所述动磁铁，且所述动磁铁包括沿横向设置的动磁铁和沿纵向设置的动磁铁。

7.根据权利要求6所述的压电-摩擦电俘能器，其特征在于：每个所述振动柱内均设置有两块沿横向设置的动磁铁和一块沿纵向设置的动磁铁，所述定磁铁设置有三块，包括第一定磁铁、第二定磁铁和第三定磁铁；其中，所述第一定磁铁和所述第三定磁铁与沿横向设置的所述动磁铁平行，所述第二定磁铁与沿纵向设置的所述动磁铁平行，且全部所述振动柱组件均位于所述第一定磁铁和所述第二定磁铁之间，沿纵向设置的所述动磁铁位于所述振动柱内靠近所述第二定磁铁的一侧；

8.根据权利要求1所述的压电-摩擦电俘能器，其特征在于：所述摩擦电模块包括防水盒和独立层模式的纳米摩擦发电单元，所述纳米摩擦发电单元设置于所述防水盒内。

9.根据权利要求1所述的压电-摩擦电俘能器，其特征在于：所述压电片为mfc压电片。

10.根据权利要求3所述的压电-摩擦电俘能器，其特征在于：所述振动柱为圆柱，且所述振动柱的表面设置有多个超表面花纹。

技术总结
本发明公开一种压电‑摩擦电俘能器，涉及流体能量收集技术领域，包括：涡激振动模块，涡激振动模块包括振动柱组件，振动柱组件能够在流体作用下产生运动；压电模块，压电模块包括压电片，压电片安装于支撑件上，且压电片通过连接件与振动柱组件连接，振动柱组件运动时，能够通过连接件带动压电片产生形变，以进行发电；摩擦电模块，摩擦电模块安装于振动柱组件上，振动柱组件运动时，摩擦电模块能够摩擦发电；磁致振动模块，磁致振动模块包括对应设置的动磁铁和定磁铁，动磁铁安装于振动柱组件内，并能够随振动柱组件运动，以使振动柱组件产生磁致振动。本发明能够将涡激振动和磁致振动相结合，提高能量转换效率。

技术研发人员：李忠杰,汪辰煜,彭艳,王标,宫熒
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11