一种新型半被动扑翼发电装置

本发明涉及工程和技术研究及试验发展，尤其是涉及一种新型半被动扑翼发电装置。

背景技术：

1、世界各国快速发展，能源消耗量逐年攀升，随之而来的环境问题日益严重。绿色可再生能源由于对环境影响小、无污染等优点，成为各国关注的焦点。作为绿色可再生能源的风能、潮汐能等流体能虽然储量丰富，但分散度较大、品质较低，很难进行能量采集和转化。

2、基于仿生学的扑翼发电装置具有结构紧凑的优点，可以利用低品质、分散度大的流体能量，通过装置的俯仰与沉浮运动实现发电。但是目前的扑翼装置大多采用单自由度运动机制，即便是双自由度扑翼装置，也都是通过直线丝杆或者齿轮将直线运动转化为转动然后进行发电，这一转化过程也会产生一定的阻力与损失，并且装置结构复杂，限制了扑翼的控制及发电。

技术实现思路

1、本发明提供了一种新型半被动扑翼发电装置，结构简单，能够主动控制扑翼的俯仰运动自由度，使扑翼在水流的推动下被动地进行沉浮运动，带动永磁体产生的磁场切割磁感线，实现发电。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种新型半被动扑翼发电装置，包括叶片、主轴、联轴器、步进电机以及直线发电系统；

4、所述叶片连接主轴，所述主轴上方设有联轴器，所述联轴器另一端设有步进电机，所述步进电机固定安装在台架上，所述台架顶部与直线发电系统相连，所述直线发电系统包括滑块、直线导轨、永磁体和磁感应线圈，所述滑块包括上下两部分，上部与直线导轨相接，下部分内有多个永磁体，所述直线导轨上固定有多组磁感应线圈，永磁体跟随滑块在直线导轨间运动，变化的磁场能够使磁感应线圈产生电流，实现发电。

5、本发明进一步的改进在于，所述叶片顶部有螺纹孔，主轴内部空心，底部有孔，叶片与主轴通过螺钉进行连接并固定。

6、本发明进一步的改进在于，所述主轴、步进电机轴通过联轴器相连，三者相对固定。

7、本发明进一步的改进在于，所述台架底部为步进电机定位槽，并通过螺钉固定，顶部通过螺钉与动子相连。

8、本发明进一步的改进在于，所述滑块的上下两部分通过螺钉相连。

9、本发明进一步的改进在于，所述永磁体个数为奇数且相邻永磁体极性相反。

10、本发明进一步的改进在于，所述直线导轨两端设有限位弹簧与支撑座。

11、本发明进一步的改进在于，所述直线导轨上的磁感应线圈与滑块中的永磁体之间留有空隙。

12、本发明进一步的改进在于，所述步进电机外接控制器。

13、本发明进一步的改进在于，所述直线导轨外接电路。

14、本发明至少具有如下有益的技术效果：

15、(1)通过步进电机实现扑翼的俯仰自由度运动，通过直线导轨与水流推力实现扑翼沉浮自由度运动。

16、(2)本发明为半被动运动方式，通过主动控制扑翼的俯仰运动，借助水流的推力，实现扑翼的沉浮运动，减少了能源的消耗。

17、(3)本发明可以直接将直线运动的机械能转化为电能，常规的发电装置需要将直线运动转化为旋转运动，相比之下，本发明结构简单，运行稳定，成本较低。

18、(4)本发明实现了运动过程中流体能量的采集和利用。

技术特征：

1.一种新型半被动扑翼发电装置，其特征在于，包括叶片、主轴、联轴器、步进电机以及直线发电系统；

2.根据权利要求书1所述的一种新型半被动扑翼发电装置，其特征在于，所述叶片顶部有螺纹孔，主轴内部空心，底部有孔，叶片与主轴通过螺钉进行连接并固定。

3.根据权利要求书1所述的一种新型半被动扑翼发电装置，其特征在于，所述主轴、步进电机轴通过联轴器相连，三者相对固定。

4.根据权利要求书1所述的一种新型半被动扑翼发电装置，其特征在于，所述台架底部为步进电机定位槽，并通过螺钉固定，顶部通过螺钉与动子相连。

5.根据权利要求书1所述的一种新型半被动扑翼发电装置，其特征在于，所述滑块的上下两部分通过螺钉相连。

6.根据权利要求书1所述的一种新型半被动扑翼发电装置，其特征在于，所述永磁体个数为奇数且相邻永磁体极性相反。

7.根据权利要求书1所述的一种新型半被动扑翼发电装置，其特征在于，所述直线导轨两端设有限位弹簧与支撑座。

8.根据权利要求书1所述的一种新型半被动扑翼发电装置，其特征在于，所述直线导轨上的磁感应线圈与滑块中的永磁体之间留有空隙。

9.根据权利要求书1所述的一种新型半被动扑翼发电装置，其特征在于，所述步进电机外接控制器。

10.根据权利要求书1所述的一种新型半被动扑翼发电装置，其特征在于，所述直线导轨外接电路。

技术总结
本发明公开了一种新型半被动扑翼发电装置，包括叶片、主轴、联轴器、步进电机以及直线发电系统，所述步进电机安装在台架上，带动叶片旋转，所述台架顶部与直线发电系统相连，所述直线发电系统包括滑块与直线导轨，所述滑块包括上下两部分，上部与直线导轨相接，下部内有多个永磁体，所述直线导轨上固定有多组磁感应线圈。本发明结构简单，通过控制扑翼的俯仰运动，使扑翼在水流中借助水的推力带动滑块作沉浮直线运动，随滑块移动的永磁体能产生变化的磁场，使直线导轨上的磁感应线圈产生电流，完成发电。

技术研发人员：张荻,李昊,朱发挥,张强,谢永慧
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13