一种内置压电梁的圆筒涡致

振动发电装置

成果简介

内置压电梁的圆筒涡致振动发电装置将双晶片压电悬臂梁平面平行于圆筒轴向和来流方向放置在薄壁柔性圆筒内部，利用流体绕流圆筒时形成漩涡脱落导致的柔性圆筒周期性弯曲振动带动压电悬臂梁振动进而产生电能。该发电装置底座可固定于海洋、江河底部或水流、气流管道的管壁上，从而将流体动能转换为电能，是一种新型环保发电装置，可以为各种无线低功耗器件提供稳定的电能。而且这种发电装置可以通过阵列放置来增加发电量，以满足各类应用条件下的电能需求。

二、技术优势

该结构将压电梁平面平行于圆筒轴向和来流方向放置在薄壁柔性圆筒内部，利用流体绕流圆筒时形成漩涡脱落导致的柔性圆筒周期性弯曲振动带动压电悬臂梁振动产生电能。这种设计结构增加了圆筒顺流方向抗弯能力，使其横向涡致振动能量加强，不仅解决了其他结构制作困难、密封防腐等问题，还能增强压电梁与圆管的共振耦合，从而提高能量转换效率。该装置结构简单，可以在低流速条件下启动，能量密度和机电转换效率高，无电磁干扰，易于制作成型，无污染，易于实现微型化，寿命长，利用压电材料的压电效应将风和水的流动能转化为电能，可以为无线传感器网络节点等低功耗器件提供持续稳定的能源，具有很好的应用前景。

三、应用渠道

内置压电梁的圆筒涡致振动发电装置可以应用于飞行器、汽车、自行车及船舶等海陆空各类运动设备上，利用设备运动产生的气流和水流来发电；还可布置于工厂、森林、海洋等恶劣环境下，无需人工干预来为无线设备长期供电，以及满足智慧城市中的各类无线传感器节点的供电需求等。

四、推广意义

绿色、环保的可再生能源是国家重大战略研究计划之一，其中利用压电材料将各类环境中的振动能转换为电能具有广泛的应用场景，目前国外已经推出多种商用产品，例如压电发电地板、发电鞋和发电衣服等。本成果——内置压电梁的圆筒涡致振动发电装置具有无电磁干扰，易于制作成型，无污染，易于实现微型化，寿命长等优点，不仅应用场景广泛，而且结构简单、易于实现，具有很好的推广价值。特别是该装置可以在低流速的水下环境工作，可以为国家战略性技术之一的水下无线传感器网络节点供电问题提供一种解决方案。而水下无线传感器网络对国家的军事和民生具有重要作用，其供电问题是制约水下传感器网络技术发展的重要瓶颈，因此该发电技术对水下传感器网络技术的发展具有重大意义。

五、联系方式

有合作意向的企业请联络北林区工业信息科技局，电话：0455-8106381、0455-8106380。