基于電場活化聚合物的渦激振動水流能發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】一種基于電場活化聚合物的水流能發(fā)電裝置，包括捕獲發(fā)電裝置、能量收集及存儲裝置以及發(fā)電組件保護(hù)裝置。捕獲發(fā)電裝置為渦激振動能捕獲裝置和機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換裝置，實現(xiàn)渦激振動能捕獲及機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換的功能；所述的捕獲發(fā)電裝置連接能量收集及存儲裝置；捕獲發(fā)電裝置位于發(fā)電組件保護(hù)裝置內(nèi)部，發(fā)電組件保護(hù)裝置對捕獲發(fā)電裝置和能量收集及存儲裝置起保護(hù)作用。所述的發(fā)電裝置適用于海流能發(fā)電及河流的水力發(fā)電。
【專利說明】基于電場活化聚合物的渦激振動水流能發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及振動能發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于電場活化聚合物的渦激振動水流能的發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]渦激振動(VIV)，是流體流經(jīng)非流線形物體(稱為鈍體)、在其下游(尾流區(qū))形成的漩渦交替脫落所引起、一種本質(zhì)上非線性的、自控的、具有多自由度的現(xiàn)象。長久以來，人們只注意渦激振動VIV現(xiàn)象對熱交換裝置、海洋平臺、大跨度橋梁或者高大建筑物造成的危害，并且致力于尋找抑制的措施。與此相背的研究探索，即利用渦激振動VIV作為一次能源的發(fā)電技術(shù)研究，進(jìn)入21世紀(jì)才受到關(guān)注。
[0003]從機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換通常采用感應(yīng)電機(jī)、鐵磁流體發(fā)電機(jī)或直線電機(jī)等來實現(xiàn)。采用傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)，首先必須把渦激振動導(dǎo)致的圓柱體的線性振動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動，這種發(fā)電機(jī)往往要求相對較高的轉(zhuǎn)速，而渦激振動導(dǎo)致的圓柱體的頻率相對較低，所以采用普通的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)時效率很低，盡管可以考慮采用高壓液壓儲能系統(tǒng)和新型數(shù)字式液壓馬達(dá)的液壓傳動使效率得到改善，但液壓系統(tǒng)的密封等問題構(gòu)成了嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)。直線發(fā)電機(jī)能夠回避傳動系統(tǒng)的問題，可是因為在多個鈍體的場合，每一個鈍體的振動頻率可能不同，輸出電壓就有差別，為發(fā)電單元組合時電力的變換帶來困難。另一方面，也可采用壓電效應(yīng)或者靜電效應(yīng)的發(fā)電器件進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，壓電器件對振動能的捕獲盡管已經(jīng)有了相當(dāng)多的研究，但效率不盡人意。與壓電材料相比，近年來，一種新型智能高分子材料-電場活化聚合物(ElectroActive Polymers-EAP)因其具有應(yīng)變大、彈性能量密度和耦合效率高等優(yōu)點，引起了世界各國的廣泛關(guān)注。目前大量科研人員都在研究利用電場活化聚合物作為人造肌肉方面的工作，在發(fā)電領(lǐng)域尚未見到詳細(xì)的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服渦激振動能發(fā)電過程中在低水流速的情況下由機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換過程中效率不高的問題，提出一種基于電場活化聚合物的渦激振動的水流能發(fā)電裝置。本發(fā)明在低水流速、寬流速范圍內(nèi)仍能保持較高的發(fā)電效率，同時發(fā)電組件組合結(jié)構(gòu)簡單，可簡化整個發(fā)電系統(tǒng)，減少占地面積、提高發(fā)電效率，可降低造價和維護(hù)成本。
[0005]本發(fā)明基于電場活化聚合物的渦激振動的水流能發(fā)電裝置的核心是電場活化聚合物。所述的電場活化聚合物不僅作為機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)換組件，同時也可作為彈性支撐組件。本發(fā)明利用所述的電場活化聚合物可變電容的原理，將其作為機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)換組件，外力作用在具有預(yù)加電場的電場活化聚合物上使其變形，改變電容即可發(fā)電。由于電場活化聚合物本身密度低，韌性高，性能穩(wěn)定，不產(chǎn)生磁干擾，價格低廉，材料來源豐富，因此適于進(jìn)行大規(guī)模的水流能發(fā)電。
[0006]本發(fā)明基于電場活化聚合物的渦激振動的水流能發(fā)電裝置，包括捕獲發(fā)電裝置、能量收集及存儲裝置以及發(fā)電組件保護(hù)裝置。捕獲發(fā)電裝置為一體化的渦激振動能捕獲裝置和機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換裝置，可以統(tǒng)稱為捕獲發(fā)電裝置。所述的捕獲發(fā)電裝置連接能量收集及存儲裝置，捕獲發(fā)電裝置的機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換裝置以及能量收集及存儲裝置位于發(fā)電組件保護(hù)裝置內(nèi)部，發(fā)電組件保護(hù)裝置對捕獲發(fā)電裝置和能量收集及存儲裝置起保護(hù)作用。
[0007]所述的捕獲發(fā)電裝置主要由鈍體組件、彈性支撐組件和固定底座組成，其中鈍體組件的主要功能是捕獲渦激振動能。所述的彈性支撐組件由電場活化聚合物組成。彈性支撐組件既是機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換裝置，同時也對鈍體組件起支撐作用。所述的固定底座位于整個發(fā)電裝置的最底層，一般情況下與水底的河床相固定，以保證整個發(fā)電裝置的穩(wěn)固。所述的鈍體組件橫向放置在來流中，鈍體組件兩側(cè)，在與來流垂直的方向上連接有彈性支撐組件。每個鈍體組件一側(cè)連接兩個彈性支撐組件，連接的兩個彈性支撐組件與來流的方向垂直。彈性支撐組件上下運動，且兩個彈性支撐組件運動方向相反。為提高發(fā)電量，鈍體組件之間可以上下平行排列，上下平行排列的鈍體組件之間通過彈性支撐組件連接；鈍體組件之間也可以前后平行排列，但前后平行排列時鈍體組件之間需要間隔適當(dāng)?shù)木嚯x，避免相互影響；鈍體組件之間也可以左右并行排列。定底座通過彈性支撐組件與鈍體組件相連接。所述的鈍體組件為剛性圓柱體，假設(shè)水流的方向為X方向，剛性圓柱體為y方向，則渦激振動的方向為垂直于X、y平面的ζ方向，產(chǎn)生的渦激振動為非線性自激振動，振動頻帶寬，能量捕獲效率高。剛性圓柱體的直徑定義為D，長度定義為L，則選取的剛性圓柱體的直徑與長度的比例L/D的比值一般為7-20。
[0008]為了提高發(fā)電量，由多個鈍體組件和多個彈性支撐組件并聯(lián)或串聯(lián)組成陣列形式的捕獲發(fā)電裝置。所述的串聯(lián)組成方式描述如下，鈍體組件之間上下平行排列，自固定底座向上依次為固定底座、彈性支撐組件、鈍體組件，鈍體組件與彈性支撐組件垂直布置，以此類推組成串聯(lián)連接方式，具體連接方式為固定底座的兩端分別連接有彈性支撐組件，兩個彈性支撐組件分別連接在一個鈍體組件的兩端，多個鈍體組件之間相互平行，上下排列。鈍體組件和彈性支撐組件所在的平面與水流的平面垂直，為保證鈍體組件的第一彈性支撐組件的穩(wěn)定，鈍體組件的兩端在垂直水流的平面內(nèi)分別連接兩個彈性支撐組件，彈性支撐組件上下垂直布置，依次類推組成一個串聯(lián)的捕獲發(fā)電陣列。并聯(lián)方式則是由若干多個串聯(lián)的捕獲發(fā)電陣列并列組成，多個并聯(lián)的捕獲發(fā)電陣列組成捕獲發(fā)電裝置。
[0009]組成所述的彈性支撐組件的電場活化聚合物為薄膜狀。多片電場活化聚合物薄膜首先疊加起來再卷繞，形成彈性支撐組件，以提高韌度和發(fā)電量。所述的電場活化聚合物疊加方式為:在一層電場活化聚合物上疊加一層絕緣層，再在絕緣層上疊加一層電場活化聚合物，疊加后沿著電場活化聚合物的一邊進(jìn)行卷繞，卷繞成一個柱狀體，即為彈性支撐組件。每一片電場活化聚合物有兩對電極:一對激勵電極和一對接收電極。激勵電極用來加載活化電壓，接收電極用于接收發(fā)電量。激勵電極和接收電極并列放置，位于卷繞成的柱狀體兩側(cè)。兩對電極可以是石墨電極或金屬電極。電場活化聚合物利用石墨或者導(dǎo)電膏作為兩對電極的耦合劑。每一片電場活化聚合物的接收電極通過串聯(lián)或并聯(lián)等方式提高發(fā)電效率。
[0010]所述的能量收集及存儲裝置將電場活化聚合物獲取的高壓小電流脈沖電能轉(zhuǎn)換成直流電，并通過電池存儲。能量收集及存儲裝置主要包括高壓小電流脈沖信號的整流電路、buck降壓電路、穩(wěn)壓電路和能量管理電路四個部分。高壓小電流脈沖信號的整流電路連接buck降壓電路，buck降壓電路的輸出端連接穩(wěn)壓電路的輸入端，穩(wěn)壓電路的輸出端連接能量管理電路。首先通過整流橋進(jìn)行整流，整流電路可以采用工頻高壓全橋或者四個整流二極管組成整流橋，整流后的信號經(jīng)過buck降壓電路進(jìn)行降壓，使電壓降到40V左右，然后通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后，通過能量管理電路對電池進(jìn)行充電管理，完成整個能量的收集和存儲。
[0011]所述的發(fā)電組件保護(hù)裝置為圓筒形或立方體形，最好采用圓筒形，其材質(zhì)為非金屬材料，具有防水功能。所述的捕獲發(fā)電裝置的機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換裝置和能量收集及存儲裝置位于發(fā)電組件保護(hù)裝置的內(nèi)部，發(fā)電組件保護(hù)裝置對捕獲發(fā)電裝置的機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換裝置和能量收集及存儲裝置起保護(hù)作用。
[0012]本發(fā)明基于電場活化聚合物的渦激振動水流能發(fā)電裝置，不僅適用于海流能的發(fā)電，同樣適用于河流的水力發(fā)電，包括任何地形地貌及地質(zhì)條件下的小型河流發(fā)電裝置。
[0013]本發(fā)明基于電場活化聚合物的渦激振動的水流能發(fā)電裝置的發(fā)電過程描述如下:
[0014]捕獲發(fā)電裝置的一組或者多組鈍體組件置于一定速度的水流中，水流的速度范圍為O-lOm/s，尤其在0-3m/s的低流速范圍下，所述的基于電場活化聚合物的水流能發(fā)電裝置仍能正常工作。在水流的沖擊下，所述的鈍體組件受渦激振動產(chǎn)生非線性自激振動，彈性支撐組件的電場活化聚合物組件在預(yù)加電場的情況下，自激振動導(dǎo)致電場活化聚合物組件收縮和拉伸，在收縮和拉伸的過程中，在電場活化聚合物的電極上產(chǎn)生高壓脈沖電能，預(yù)加電場的電壓一般在IkV?5kV，預(yù)加電場通過激勵電極加載到到電場活化聚合物上，電場活化聚合物上產(chǎn)生的高壓小電流脈沖能量信號，通過接收電極輸送到能量收集及存儲裝置，轉(zhuǎn)換成可利用的直流電，并通過能量管理模塊對電池進(jìn)行充電管理，完成能量的收集和存儲。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1單排組件串聯(lián)方式的捕獲發(fā)電裝置示意圖；
[0016]圖2多排組件串并聯(lián)方式的捕獲發(fā)電裝置示意圖；
[0017]圖3電場活化聚合物疊加方式示意圖；
[0018]圖4整流電路原理圖；
[0019]圖中:01第一鈍體組件1，011第二鈍體組件，021第一彈性支撐組件，022第二彈性支撐組件，023第三彈性支撐組件，024第四彈性支撐組件，025第五彈性支撐組件，026第六彈性支撐組件，04固定底座，05發(fā)電組件保護(hù)裝置，al、a3、a5電場活化聚合薄膜，a2、a4絕緣層。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0021]本發(fā)明基于電場活化聚合物的渦激振動的水流能發(fā)電裝置，包括捕獲發(fā)電裝置、能量收集及存儲裝置以及發(fā)電組件保護(hù)裝置。捕獲發(fā)電裝置為一體化的渦激振動能捕獲裝置和機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換裝置，統(tǒng)稱為捕獲發(fā)電裝置。所述的捕獲發(fā)電裝置連接能量收集及存儲裝置，捕獲發(fā)電裝置位于發(fā)電組件保護(hù)裝置內(nèi)部，發(fā)電組件保護(hù)裝置對捕獲發(fā)電裝置和能量收集及存儲裝置起保護(hù)作用。所述的捕獲發(fā)電裝置主要由鈍體組件、彈性支撐組件和固定底座組成，其中鈍體組件主要完成渦激振動能的捕獲，所述的彈性支撐組件主要組成為電場活化聚合物。彈性支撐組件既是機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換裝置，同時也對鈍體組件起支撐作用。所述的固定底座位于整個發(fā)電裝置的最底層，一般情況下與水底的河床相固定，保證整個發(fā)電裝置的穩(wěn)固。所述的鈍體組件橫向放置在來流中，鈍體組件兩側(cè)的與來流垂直的方向上連接有彈性支撐組件，每個鈍體組件一側(cè)連接兩個彈性支撐組件，連接的兩個彈性支撐組件與來流的方向垂直，且兩個彈性支撐組件運動方向相反，為提高發(fā)電量，為提高發(fā)電量，鈍體組件之間可以上下平行排列，上下平行排列的鈍體組件之間通過彈性支撐組件連接；鈍體組件之間也可以前后平行排列，但前后平行排列時鈍體組件之間需要間隔適當(dāng)?shù)木嚯x，避免相互影響；鈍體組件之間也可以左右并行排列。固定底座通過彈性支撐組件與鈍體組件相連接。
[0022]所述的鈍體組件為剛性圓柱體，假設(shè)水流的方向為X方向，剛性圓柱體為y方向，則渦激振動的方向為垂直于X，y平面的Z方向，產(chǎn)生的渦激振動為非線性自激振動，振動頻帶寬，能量捕獲效率高。剛性圓柱體的直徑定義為D，長度定義為L，則選取的剛性圓柱體的直徑與長度的比例L/D的比值一般為7-20。所述的彈性支撐組件與鈍體組件的兩側(cè)的上下兩端連接，彈性支撐組件主要組成為電場活化聚合物，在整個發(fā)電裝置中既起到彈簧作用，同時又是機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換裝置的核心部件。為了提高發(fā)電量，需要由多個鈍體組件和彈性支撐組件并聯(lián)或串聯(lián)組成陣列形式，串聯(lián)的組成方式如圖1所示，從底層向上依次為:固定底座04的兩端分別連接第三彈性支撐組件023和第六彈性支撐組件026 ;第二鈍體組件011的一端連接第三彈性支撐組件023和第二彈性支撐組件022，第二鈍體組件011的另一端連接第六彈性支撐組件026和第五彈性支撐組件025 ;第一鈍體組件01的一端連接第一彈性支撐組件021和第二彈性支撐組件022，第一鈍體組件01的另一端連接第四彈性支撐組件024和第五彈性支撐組件025，彈性支撐組件垂直上下布置，依次類推形成一個串聯(lián)的捕獲發(fā)電陣列。并聯(lián)方式則是由若干個串聯(lián)的捕獲發(fā)電陣列并列組成，如圖2所示，所有并聯(lián)的捕獲發(fā)電陣列組成捕獲發(fā)電裝置。
[0023]組成所述的彈性支撐組件的電場活化聚合物為薄膜狀，多片電場活化聚合物薄膜首先進(jìn)行疊加再進(jìn)行卷繞，形成彈性支撐組件，以提高韌度和發(fā)電量。所述的電場活化聚合物疊加方式為:在一層電場活化聚合物上疊加一層絕緣層，再在絕緣層上疊加一層電場活化聚合物，疊加后沿著電場活化聚合物的一邊進(jìn)行卷繞，卷繞成一個柱狀體，即為彈性支撐組件。每一片電場活化聚合物有兩對電極:一對激勵電極和一對接收電極。激勵電極用來加載活化電壓，接收電極用于接收發(fā)電量。激勵電極和接收電極并列放置。兩對電極位于卷繞成的柱狀體兩側(cè)，兩對電極都可以是石墨電極或金屬電極。電場活化聚合物利用石墨或者導(dǎo)電膏作為兩對電極的耦合劑。每一片電場活化聚合物的接收電極過串聯(lián)或并聯(lián)等方式提高發(fā)電效率。
[0024]圖3所示為3層電場活化聚合物薄膜的疊加提高發(fā)電效率的方式，al、a3、a5為電場活化聚合薄膜，a2、a4為絕緣層，并在與拉伸方向垂直的邊沿布放電極對，在每一層電場活化聚合物薄膜上都要放置激勵電極和接收電極，布置好電極對后沿著拉伸方向的一邊進(jìn)行卷繞，卷繞成柱狀體后則為彈性支承組件。
[0025]所述的能量收集及存儲裝置將電場活化聚合物獲取的高壓小電流脈沖電能轉(zhuǎn)換成直流電，并通過電池存儲能量。能量收集及存儲裝置主要包括高壓小電流脈沖信號的整流電路、降壓電路、穩(wěn)壓電路和能量管理電路四個部分，首先通過整流橋進(jìn)行整流，整流可以采用工頻高壓全橋或者四個整流二極管組成整流橋進(jìn)行整流，整流后的信號再經(jīng)過buck降壓電路進(jìn)行降壓使電壓降到40V左右，然后通過穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓后再通過能量管理模塊對電池進(jìn)行充電管理完成整個能量的收集和存儲。高壓小電流脈沖信號的整流電路連接buck降壓電路，buck降壓電路的輸出端連接穩(wěn)壓電路的輸入端，穩(wěn)壓電路的輸出端連接能量管理模塊。圖4所示為高壓小電流脈沖信號的全橋整流電路，圖4中的電路結(jié)構(gòu)是由D1、D2、D3和D4四個二極管連接的單相橋式整流電路，選擇橋式整流電路的整流二極管應(yīng)滿足二極管的最大整流電路大于每個二極管的平均電流，整流電橋可以采用全橋，或者四個二極管組成全橋，例如全橋可選用的芯片為工頻高壓全橋QL20KV/20mA，二極管可以選取的型號為2CL20KV/20mA，但不限于這兩個型號，整流后的信號經(jīng)過電阻R和電感L組成的濾波電路濾波后進(jìn)行降壓，降壓電路采用典型的buck降壓電路使KV量級的高壓信號降低到范圍在40V左右后再經(jīng)過穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓后的電路再連接充電管理電路實現(xiàn)對鋰離子電池的充電。
[0026]所述的發(fā)電組件保護(hù)裝置為圓筒形或立方體形，最好采用圓筒形，其材質(zhì)為非金屬材料，具有防水功能。所述的捕獲發(fā)電的機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換裝置和能量收集及存儲裝置位于發(fā)電組件保護(hù)裝置的內(nèi)部，發(fā)電組件保護(hù)裝置對機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換裝置和能量收集及存儲裝置起保護(hù)作用。
[0027]本發(fā)明所述的基于電場活化聚合物的渦激振動水流能發(fā)電裝置，不僅適用于海流能的發(fā)電，同樣適用于河流的水力發(fā)電，同時適用于任何地形地貌及地質(zhì)條件下的小型河流發(fā)電裝置。本發(fā)明所述的基于電場活化聚合物的水流能發(fā)電裝置的發(fā)電過程描述如下:
[0028]捕獲發(fā)電裝置的一組或者多組鈍體組件置于一定速度的水流中，水流的速度范圍為O-lOm/s，尤其在0-3m/s的低流速范圍下，本發(fā)明基于電場活化聚合物的水流能發(fā)電裝置仍能正常工作。在水流的沖擊下，所述的鈍體組件受渦激振動產(chǎn)生非線性自激振動，彈性支撐組件的電場活化聚合物在預(yù)加電場的情況下，自激振動導(dǎo)致其收縮和拉伸，在電場活化聚合物收縮和拉伸的過程中，在電場活化聚合物的電極上產(chǎn)生高壓脈沖電能。預(yù)加電場的電壓一般在IkV?5kV，預(yù)加電場通過激勵電極加載到到電場活化聚合物上，電場活化聚合物上產(chǎn)生的高壓小電流脈沖能量信號，通過接收電極輸送到能量收集及存儲裝置，轉(zhuǎn)換成可利用的直流電，并通過能量管理模塊對電池進(jìn)行充電管理，完成能量的收集和存儲。
【權(quán)利要求】
1.一種基于電場活化聚合物的渦激振動水流能發(fā)電裝置，其特征在于，所述的發(fā)電裝置包括捕獲發(fā)電裝置、能量收集及存儲裝置以及發(fā)電組件保護(hù)裝置；捕獲發(fā)電裝置包括渦激振動能捕獲裝置和機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換裝置，實現(xiàn)渦激振動能捕獲及機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換的功能；所述的捕獲發(fā)電裝置連接能量收集及存儲裝置；捕獲發(fā)電裝置的機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換裝置位于發(fā)電組件保護(hù)裝置內(nèi)部，發(fā)電組件保護(hù)裝置對捕獲發(fā)電裝置的機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換裝置和能量收集及存儲裝置起保護(hù)作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電場活化聚合物的渦激振動水流能發(fā)電裝置，其特征在于，所述的捕獲發(fā)電裝置由鈍體組件、彈性支撐組件和固定底座組成；所述的鈍體組件的主要功能是捕獲渦激振動能；所述的彈性支撐組件由電場活化聚合物組成，彈性支撐組件既是機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換裝置，同時對鈍體組件起支撐作用；所述的固定底座位于所述發(fā)電裝置的最底層，與水底的河床相固定；所述的鈍體組件橫向放置在來流中；所述鈍體組件兩側(cè)，在與來流垂直的方向上連接有彈性支撐組件；每個鈍體組件一側(cè)連接兩個彈性支撐組件，連接的兩個彈性支撐組件與來流的方向垂直。彈性支撐組件上下運動，且兩個彈性支撐組件運動方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于電場活化聚合物的渦激振動水流能發(fā)電裝置，其特征在于，所述的鈍體組件(Ol)為剛性圓柱體；剛性圓柱體的直徑為D，長度為L，剛性圓柱體的直徑與長度的比值為7-20。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于電場活化聚合物的渦激振動水流能發(fā)電裝置，其特征在于，由多個所述的鈍體組件和多個彈性支撐組件并聯(lián)或串聯(lián)組成陣列形式的捕獲發(fā)電裝置；所述的串聯(lián)組成方式描述如下，自固定底座向上依次為固定底座、彈性支撐組件、鈍體組件，鈍體組件與彈性支撐組件垂直布置，以此類推組成串聯(lián)連接方式；固定底座的兩端分別連接有彈性支撐組件，兩個彈性支撐組件分別連接在一個鈍體組件的兩端，多個鈍體組件之間上下平行排列，鈍體組件和彈性支撐組件所在的平面與水流的平面垂直，鈍體組件的兩端在垂直水流的平面內(nèi)分別連接兩個彈性支撐組件，彈性支撐組件上下垂直布置，依次類推組成一個串聯(lián)的捕獲發(fā)電陣列；并聯(lián)方式則是由若干多個串聯(lián)的捕獲發(fā)電陣列并列組成，多個并聯(lián)的捕獲發(fā)電陣列組成捕獲發(fā)電裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于電場活化聚合物的渦激振動水流能發(fā)電裝置，其特征在于，由多個所述的鈍體組件和多個彈性支撐組件并聯(lián)或串聯(lián)組成陣列形式的捕獲發(fā)電裝置中，多個所述的鈍體組件前后平行排列或左右并行排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電場活化聚合物的渦激振動水流能發(fā)電裝置，其特征在于組成所述的彈性支撐組件的電場活化聚合物為薄膜狀；多片電場活化聚合物薄膜首先疊加起來再卷繞，形成彈性支撐組件；所述的電場活化聚合物疊加方式為:在一層電場活化聚合物上疊加一層絕緣層，再在絕緣層上疊加一層電場活化聚合物，疊加后沿著電場活化聚合物的一邊進(jìn)行卷繞，卷繞成一個柱狀體；每一片電場活化聚合物有兩對電極:一對激勵電極和一對接收電極；激勵電極和接收電極并列放置，位于卷繞成的柱狀體兩側(cè)；電場活化聚合物利用石墨或者導(dǎo)電膏作為兩對電極的耦合劑。每一片電場活化聚合物的接收電極通過串聯(lián)或并聯(lián)方式提高發(fā)電效率。
【文檔編號】H02N1/00GK104038098SQ201410244318
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】夏慧, 劉國強(qiáng), 夏正武, 李艷紅, 李士強(qiáng), 李曉南 申請人:中國科學(xué)院電工研究所