一种流体能俘获装置

本发明涉及能量收集装置，尤其是涉及一种流体能俘获装置。

背景技术：

1、近年来，随着集成电路与微机电系统的日新月异，无线传感器的需求量日益提高，但以化学电池为代表的传统无线传感器供能方式存在着低使用寿命、高维护成本和环境问题等诸多缺点；利用流体能如水波能发电是解决全球能源危机的一种很有前途和价值的途径，压电效应是一种典型的收集流体能如水波能量的方法；压电效应是指某些电介质如压电片在外力作用下发生形变时，电介质的两边表面上会产生电荷积累和电压的现象，因此可利用压电效应进行流体能如水波能的俘获，如专利cn203457078u提供的一种打片式压电发电装置，该装置将空气或水流的动能转化为转轴转动的动能，从而带动转子和打片的转动，进而带动弹性球运动，从而使受迫运动的弹性球冲击固定于圆环的压电振子产生振动，其压电单元产生周期变形，输出电荷，实现机电能量转换；但是该装置只能捕获使叶片能够发生转动的特定方向使的流体能，俘能效率低。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种流体能俘获装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够提升俘能效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种流体能俘获装置，包括浮动壳、活动部件、多个第一弹性部件及多个压电单元；浮动壳具有密封腔，所述浮动壳用于设置于流体中并能够随所述流体活动；活动部件设置于所述密封腔中；各所述第一弹性部件均设置于所述密封腔内，且各所述第一弹性部件的两端分别与所述活动部件外壁面和所述浮动壳内壁面固定连接，所述浮动壳随所述流体活动，并能够带动所述活动部件在所述密封腔内相对于所述浮动壳活动以使多个所述第一弹性部件发生弹性变形；各所述第一弹性部件上均固定设置有至少一个所述压电单元，所述第一弹性部件发生弹性变形能够带动对应所述压电单元发生形变进行发电。

4、优选地，所述第一弹性部件的数量设置为六个，且多个所述第一弹性部件均匀分布于所述活动部件和所述浮动壳之间的空间内。

5、优选地，还包括摩擦纳米发电组件和第二弹性部件，所述活动部件具有容置腔内，所述摩擦纳米发电组件和所述第二弹性部件设置于所述容置腔；所述摩擦纳米发电组件包括活动摩擦单元和固定摩擦单元，所述固定摩擦单元固定设置于所述容置腔内，所述第二弹性部件的两端分别能够与所述活动摩擦单元和所述活动部件内壁固定连接；所述第二弹性部件能够在所述活动部件活动过程中发生弹性变形能够带动所述活动摩擦单元靠近或远离所述固定摩擦单元以使所述活动摩擦单元与所述固定摩擦单元接触或分离并进行发电。

6、优选地，所述摩擦纳米发电组件和所述第二弹性部件均设置为两个，所述活动部件内固定设置有一个中间固定板，所述中间固定板的两侧均设置有一个所述摩擦纳米发电组件和一个所述第二弹性部件，两个所述摩擦纳米发电组件的两个所述固定摩擦单元分别与所述中间固定板的两侧面固定连接。

7、优选地，各所述活动摩擦单元包括活动支撑板和活动摩擦层；各所述固定摩擦单元包括固定支撑板和固定摩擦层；所述活动支撑板能够与所述第二弹性部件固定连接，所述活动摩擦层设置于所述活动支撑板朝向所述固定支撑板的侧面上；所述固定支撑板固定设置于所述容置腔内，所述固定摩擦层设置于所述固定支撑板朝向所述活动支撑板的侧面上；所述第二弹性部件能够带动所述活动支撑板靠近或远离所述固定支撑板，以使所述活动摩擦层与所述固定摩擦层接触或分离并进行发电。

8、优选地，各所述活动支撑板均包括活动连接板和多个活动对接板，所述活动连接板能够与所述第二弹性部件一端固定连接，多个所述活动对接板沿所述活动连接板的周向分布并与活动连接板连接，各所述活动连接板朝向所述固定支撑板的侧面上均设置有所述活动摩擦层；各所述固定支撑板朝向所述活动支撑板的侧面上与各所述活动摩擦层相对的区域设置有所述固定摩擦层。

9、优选地，各所述活动对接板均包括两个对折板，两个对折板均与一连接轴铰接，，且所述连接轴一端与所述活动连接板固定连接；所述活动摩擦层包括第一子活动摩擦层和第二子活动摩擦层，两个所述对折板朝向所述固定支撑板的侧面上；所述固定摩擦层包括多个第一子固定摩擦层和多个第二子固定摩擦层，所述第一子活动摩擦层与所述第一子固定摩擦层相对，所述第二子活动摩擦层与所述第二子固定摩擦层相对；所述第二弹性部件带动所述活动支撑板远离所述固定支撑板的过程中，各所述活动对接板的两个所述对折板相对于所述连接轴旋转使两个所述对折板朝向所述固定支撑板的侧面靠近并使所述第一子活动摩擦层和所述第二子活动摩擦层接触；所述第二弹性部件带动所述活动支撑板靠近所述固定支撑板的过程中，能够驱动各所述活动对接板的两个所述对折板相对于所述连接轴旋转使两个所述对折板展开至处于平板状以使所述第一子活动摩擦层和所述第二子活动摩擦层分开，并能够使各所述第一子活动摩擦层和所述第二子活动摩擦层分别与所述第一子固定摩擦层和所述第二子固定摩擦层接触。

10、优选地，各所述第二弹性部件上也均固定设置有所述压电单元，各所述第二弹性部件发生弹性变形能够带动对应所述压电单元发生形变进行发电。

11、优选地，各所述第一弹性部件和各所述第二弹性部件均设置为扁平弹簧，各所述压电单元设置为压电片；各第一弹性部件和各所述第二弹性部件的的相邻两个簧圈之间均设置有一个所述压电单元。

12、优选地，所述浮动壳和/或所述活动部件设置为球形壳。

13、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

14、本发明提供的流体能俘获装置，浮动壳设置于流体中，浮动壳的密封腔内设置有活动部件、多个第一弹性部件和多个压电单元，密封腔避免流体侵蚀活动部件、第一弹性部件和压电单元，由于活动部件通过多个第一弹性部件与浮动壳内壁相连，浮动壳能够在不同方向的流体冲击下随流体活动，并通过惯性力驱动活动部件在密封腔内相对于浮动壳活动以使多个第一弹性部件发生弹性变形，且活动部件也能够在自身重力以及已经发生形变的第一弹性部件回复力的作用下在密封腔内相对于浮动壳活动，由于每个第一弹性部件上均连接有压电单元，第一弹性部件的弹性变形能够带动压电单元发生形变并发电，因此本发明提供的流体能俘获装置并不局限于俘获特定方向的流体波动能量，能够提升俘能效率。

技术特征：

1.一种流体能俘获装置，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的流体能俘获装置，其特征在于：所述第一弹性部件(30)的数量设置为六个，且多个所述第一弹性部件(30)均匀分布于所述活动部件(20)和所述浮动壳(10)之间的空间内。

3.根据权利要求1所述的流体能俘获装置，其特征在于：还包括摩擦纳米发电组件(50)和第二弹性部件(60)，所述活动部件(20)具有容置腔(21)，所述摩擦纳米发电组件(50)和所述第二弹性部件(60)设置于所述容置腔(21)内；

4.根据权利要求3所述的流体能俘获装置，其特征在于：所述摩擦纳米发电组件(50)和所述第二弹性部件(60)均设置为两个，所述活动部件(20)内固定设置有一个中间固定板(53)，所述中间固定板(53)的两侧均设置有一个所述摩擦纳米发电组件(50)和一个所述第二弹性部件(60)，两个所述摩擦纳米发电组件(50)的两个所述固定摩擦单元(52)分别与所述中间固定板(53)的两侧面固定连接。

5.根据权利要求4所述的流体能俘获装置，其特征在于：各所述活动摩擦单元(51)包括活动支撑板(511)和活动摩擦层(512)；各所述固定摩擦单元(52)包括固定支撑板(521)和固定摩擦层(522)；所述活动支撑板(511)能够与所述第二弹性部件(60)固定连接，所述活动摩擦层(512)设置于所述活动支撑板(511)朝向所述固定支撑板(521)的侧面上；所述固定支撑板(521)固定设置于所述容置腔(21)内，所述固定摩擦层(522)设置于所述固定支撑板(521)朝向所述活动支撑板(511)的侧面上；所述第二弹性部件(60)能够带动所述活动支撑板(511)靠近或远离所述固定支撑板(521)，以使所述活动摩擦层(512)与所述固定摩擦层(522)接触或分离并进行发电。

6.根据权利要求5所述的流体能俘获装置，其特征在于：各所述活动支撑板(511)均包括活动连接板(5111)和多个活动对接板(5112)，所述活动连接板(5111)能够与所述第二弹性部件(60)一端固定连接，多个所述活动对接板(5112)沿所述活动连接板(5111)的周向分布并与活动连接板(5111)连接，各所述活动连接板(5111)朝向所述固定支撑板(521)的侧面上均设置有所述活动摩擦层(512)；各所述固定支撑板(521)朝向所述活动支撑板(511)的侧面上与各所述活动摩擦层(512)相对的区域设置有所述固定摩擦层(522)。

7.根据权利要求6所述的流体能俘获装置，其特征在于：各所述活动对接板(5112)均包括两个对折板(51121)，两个对折板(51121)均与一连接轴(51122)铰接，且所述连接轴(51122)一端与所述活动连接板(5111)固定连接；所述活动摩擦层(512)包括第一子活动摩擦层(5121)和第二子活动摩擦层(5122)，两个所述对折板(51121)朝向所述固定支撑板(521)的侧面上；所述固定摩擦层(522)包括多个第一子固定摩擦层(5221)和多个第二子固定摩擦层(5222)，所述第一子活动摩擦层(5121)与所述第一子固定摩擦层(5221)相对，所述第二子活动摩擦层(5122)与所述第二子固定摩擦层(5222)相对；

8.根据权利要求4所述的流体能俘获装置，其特征在于：各所述第二弹性部件(60)上也均固定设置有所述压电单元(40)，各所述第二弹性部件(60)发生弹性变形能够带动对应所述压电单元(40)发生形变进行发电。

9.根据权利要求8所述的流体能俘获装置，其特征在于：各所述第一弹性部件(30)和各所述第二弹性部件(60)均设置为弹簧，各所述压电单元(40)设置为压电片；各所述第一弹性部件(30)和各所述第二弹性部件(60)的相邻两个簧圈之间均设置有一个所述压电单元(40)。

10.根据权利要求1所述的流体能俘获装置，其特征在于：所述浮动壳(10)和/或所述活动部件(20)设置为球形壳。

技术总结
本发明公开了一种流体能俘获装置，涉及能量收集装置，包括浮动壳、活动部件、多个第一弹性部件及多个压电单元；浮动壳具有密封腔，浮动壳用于设置于流体中并能够随流体活动；活动部件设置于密封腔中；各第一弹性部件均设置于密封腔内，且各第一弹性部件的两端分别与活动部件外壁面和浮动壳内壁面固定连接，浮动壳随流体活动，并能够带动活动部件在密封腔内相对于浮动壳活动以使多个第一弹性部件发生弹性变形；各第一弹性部件均固定设置有至少一个压电单元，第一弹性部件发生弹性变形能够带动对应压电单元发生形变进行发电。本发明提供的流体能俘获装置，能够提升俘能效率。

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