CN109217731A - 一种基于液滴振荡的发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于液滴振荡的发电装置,包括圆管、感应线圈、永磁铁环、支撑板、导线、磁性液滴,圆管的数量不少于2个,每个圆管上下两端分别缠绕感应线圈,圆管外表面的中间部分设置永磁铁环,永磁铁环的南北极与圆管的管长方向相同,永磁铁环设置支撑板上,每个圆管中设有一个磁性液滴,感应线圈通过导线与外围设备相连;本装置利用磁性液滴的振荡进行发电,液滴振荡可以提高能量利用率,减少内部损耗,将多个该装置阵列排布可以增大发电量,本发明成本低、易实施、实用性强,并且附着在任何方向的振动平面都可以正常运作,可以减弱物体振动,并将振动能转化为电能。
Description
技术领域
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。
发明内容
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。
Claims (7)
1.一种基于液滴振荡的发电装置,其特征在于,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。
2.一种基于液滴振荡的发电装置,其特征在于,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,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)通过导线(7)与外围设备相连。
3.根据权利要求1或2所述基于液滴振荡的发电装置,其特征在于,所述磁性液滴(8)的直径为1~3mm。
4.根据权利要求1或2所述基于液滴振荡的发电装置,其特征在于,所述磁性液滴(8)与圆管(1)为间隙配合。
5.根据权利要求1或2所述基于液滴振荡的发电装置,其特征在于,所述圆管(1)的高度为磁性液滴(8)直径的1.5~2.5倍。
6.根据权利要求2所述基于液滴振荡的发电装置,其特征在于,所述壳体(5)与圆管(1)平行的面为硬质材料面板,壳体(5)与圆管(1)垂直的面为弹性材料面板。
7.根据权利要求2所述基于液滴振荡的发电装置,其特征在于,所述非磁性液体(9)与磁性液滴(8)不混溶。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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