一种雨滴发电装置的制作方法

1.本发明涉及发电技术领域，具体为一种雨滴发电装置。


背景技术：

2.地质灾害监测设备由于工作运行期间遭受恶劣的环境考验，严重影响其24小时实时监控能力。特别是山区户外，昼夜温差较大、四季气候不同，设备的电池性能因此遭受极大的考验，由于70％以上的地质灾害都发生在阴雨天，特别是阴雨天可能连绵数日甚至数周，常规的太阳能或光伏能量俘获发挥不了作用。
3.雨滴发电装置通过振动式发电技术对环境能量进行俘获供电，但是常规的雨滴发电装置的能量转换效率低下，且由于对连接精度要求较高，因此也导致整体的制造成本更加高昂，另一方面，现有技术中的振动式雨滴发电单元在长时间使用后会由于顶部振动结构的重量受到外部风沙杂质的干扰导致发生倾斜，进而对中部弹簧结构的压力发生变化，就无法确保顶部的震荡结构始终保持水平状态，该问题会降低后续发电时的振动效率。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种雨滴发电装置，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明降低了制造成本，提高了转换效率，适用范围广泛，延长了适用寿命，能够降低外部干扰对柔性弹簧机构产生的影响。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种雨滴发电装置，包括发电装置本体，所述发电装置本体包括围挡机构、压电模块、发电单元和柔性弹簧机构，所述围挡机构的顶部设置有顶部挡板，所述顶部挡板的底部连接有底部挡板，且顶部挡板和底部挡板的截面均呈半圆形结构，所述压电模块安装在围挡机构的内侧，所述压电模块的顶部设置有磁性机构，所述柔性弹簧机构的顶部嵌入到磁性机构的底端内侧，且柔性弹簧机构的底部与发电单元的表面固定连接，所述发电单元的内侧通过电线与外部的储能系统相连接，所述发电单元和磁性机构的表面均涂装有疏水层。
6.进一步的，所述磁性机构包括振动板和贴合板，所述振动板的顶部安装有弧形顶，所述振动板的内侧设置有凹槽，所述贴合板嵌装在凹槽的内侧，所述柔性弹簧机构的顶部插入到振动板底部的内侧。
7.进一步的，所述贴合板的内侧嵌装有多个磁性颗粒，且每个磁性颗粒以中心对称的形式均匀分布在贴合板的表面，所述弧形顶的边缘处与振动板表面的边缘处无缝连接。
8.进一步的，所述柔性弹簧机构包括支撑弹簧和转动球，所述支撑弹簧的顶部设置有连接杆，所述连接杆的顶部与转动球的底部固定为整体，所述振动板的内侧开设有转动空腔，且转动空腔的内侧顶部嵌装有限位滚珠。
9.进一步的，所述转动球的顶部顶靠在限位滚珠的底部，所述转动空腔内侧的底部贴装有橡胶夹垫，所述橡胶夹垫夹持在转动球的底部。
10.进一步的，所述发电单元的表面设置有底座，所述底座的内侧安装有感应线圈，所
述底座的表面涂装有疏水层。
11.进一步的，所述疏水层采用聚四氟乙烯材料，所述底座的底部通过粘接的形式贴附固定在发电平台上。
12.进一步的，所述围挡机构主要由顶部挡板和底部挡板组成，所述顶部挡板的外侧下方焊接安装有顶部活动块，所述底部挡板的表面下方焊接安装有底部固定块，且底部固定块的顶部连接有弹簧杆。
13.进一步的，所述弹簧杆的顶部从顶部活动块的内侧向上穿过，且弹簧杆内侧的杆件顶部设置有限位凸块，所述弹簧杆、顶部活动块和底部固定块均以对称的形式安装在围挡机构的两侧。
14.进一步的，所述顶部挡板的内侧与底部挡板的表面相贴合，所述顶部挡板的表面设置有托板，所述托板的顶部贴装有吸水绵。
15.本发明的有益效果：本发明的一种雨滴发电装置，包括发电装置本体，所述发电装置本体包括围挡机构、压电模块、发电单元、磁性机构、传动杆、承压板、柔性弹簧机构、底座、感应线圈、疏水层、振动板、凹槽、贴合板、磁性颗粒、弧形顶、转动空腔、限位滚珠、连接杆、橡胶夹垫、支撑弹簧、顶部挡板、托板、吸水绵、底部固定块、顶部活动块、弹簧杆、限位凸块、底部挡板、转动球。
16.1.该雨滴发电装置利用3d打印技术对设备对聚四氟乙烯和磁性颗粒进行快速成型，设备整体成本低。通过柔性弹簧机构引入非线性项，提高能量转换效率。同时也通过柔性弹簧机构引入非线性项增加转换系统固有频率个数，从而大幅使不同雨滴体积、频率和位置的下雨环境都能有“共振”频率，提高环境自适应能力。
17.2.该雨滴发电装置在柔性弹簧机构顶部通过可转动的结构与磁性机构部分进行连接，配合外侧的承压板能够将整个磁性机构进行转动，因此即使磁性机构顶部粘附上杂质导致重心偏移后，仍旧能够通过风力进行转动，进而将该偏移的重心在长时间的使用过程中随机施压到柔性弹簧机构的任意一侧，通过该形式延长了对柔性弹簧机构的使用寿命，拖延其发生倾斜弯曲的时间。
18.3.该雨滴发电装置在外侧安装有围挡机构，通过围挡机构能够在晴天环境下对内侧的压电模块进行遮挡，降低强烈的光照导致压电模块表面涂装的疏水层发生脱落概率，且该结构能够在下雨天中通过收集雨水提高顶部的自重，进而将顶部挡板下降，避免对内侧压电模块承接雨水产生遮挡。
附图说明
19.图1为本发明一种雨滴发电装置的外形的结构示意图；
20.图2为本发明一种雨滴发电装置压电模块部分的结构示意图；
21.图3为本发明一种雨滴发电装置磁性机构部分的拆分图；
22.图4为本发明一种雨滴发电装置柔性弹簧机构顶部的剖视图；
23.图5为本发明一种雨滴发电装置围挡机构部分的结构示意图；
24.图中：1、围挡机构；2、压电模块；3、发电单元；4、磁性机构；5、传动杆；6、承压板；7、柔性弹簧机构；8、底座；9、感应线圈；10、疏水层；11、振动板；12、凹槽；13、贴合板；14、磁性颗粒；15、弧形顶；16、转动空腔；17、限位滚珠；18、连接杆；19、橡胶夹垫；20、支撑弹簧；21、
顶部挡板；22、托板；23、吸水绵；24、底部固定块；25、顶部活动块；26、弹簧杆；27、限位凸块；28、底部挡板；29、转动球。
具体实施方式
25.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
26.请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：一种雨滴发电装置，包括发电装置本体，所述发电装置本体包括围挡机构1、压电模块2、发电单元3和柔性弹簧机构7，所述围挡机构1的顶部设置有顶部挡板21，所述顶部挡板21的底部连接有底部挡板28，且顶部挡板21和底部挡板28的截面均呈半圆形结构，所述压电模块2安装在围挡机构1的内侧，所述压电模块2的顶部设置有磁性机构4，所述柔性弹簧机构7的顶部嵌入到磁性机构4的底端内侧，且柔性弹簧机构7的底部与发电单元3的表面固定连接，所述发电单元3的内侧通过电线与外部的储能系统相连接，所述发电单元3和磁性机构4的表面均涂装有疏水层10，该雨滴发电装置利用3d打印技术对设备对聚四氟乙烯和磁性颗粒14进行快速成型，设备整体成本低。通过柔性弹簧机构7引入非线性项，提高能量转换效率。同时也通过柔性弹簧机构7引入非线性项增加转换系统固有频率个数，从而大幅使不同雨滴体积、频率和位置的下雨环境都能有“共振”频率，提高环境自适应能力，具体的，下雨时，雨滴直接滴落到磁性机构4的顶部，雨滴产生的冲击力打破了磁性机构4整体的重力平衡，因此会将整个磁性机构4进行晃动，而底部的发电单元3部分始终保持固定的稳定状态，从而使感应线圈9切割顶部随着磁性机构4晃动的磁场产生感应电流为负载供能，实现发电的效果。
27.本实施例，所述磁性机构4包括振动板11和贴合板13，所述振动板11的顶部安装有弧形顶15，所述振动板11的内侧设置有凹槽12，所述贴合板13嵌装在凹槽12的内侧，所述柔性弹簧机构7的顶部插入到振动板11底部的内侧，所述贴合板13的内侧嵌装有多个磁性颗粒14，且每个磁性颗粒14以中心对称的形式均匀分布在贴合板13的表面，所述弧形顶15的边缘处与振动板11表面的边缘处无缝连接，通过3d打印技术对磁性机构4部分进行打印制造，并将多个磁性颗粒14均匀布设，因此在下雨时，雨滴与弧形顶15的表面相接触，即可将整个弧形顶15产生晃动的效果，贴合板13对每个磁性颗粒14进行限制，从而带动每个磁性颗粒14进行同步晃动，实现对磁通线的位置改变过程。
28.本实施例，所述柔性弹簧机构7包括支撑弹簧20和转动球29，所述支撑弹簧20的顶部设置有连接杆18，所述连接杆18的顶部与转动球29的底部固定为整体，所述振动板11的内侧开设有转动空腔16，且转动空腔16的内侧顶部嵌装有限位滚珠17，所述转动球29的顶部顶靠在限位滚珠17的底部，所述转动空腔16内侧的底部贴装有橡胶夹垫19，所述橡胶夹垫19夹持在转动球29的底部，在柔性弹簧机构7顶部通过可转动的结构与磁性机构4部分进行连接，配合外侧的承压板6能够将整个磁性机构4进行转动，因此即使磁性机构4顶部粘附上杂质导致重心偏移后，仍旧能够通过风力进行转动，进而将该偏移的重心在长时间的使用过程中随机施压到柔性弹簧机构7的任意一侧，通过该形式延长了对柔性弹簧机构7的使用寿命，拖延其发生倾斜弯曲的时间，通过橡胶夹垫19对转动球29的夹持作用，即可将连接杆18始终与振动板11部分保持垂直过程，同时橡胶夹垫19与转动球29之间为分离状态，因此当外部出现气流流动时，即可与振动板11侧边的承压板6进行接触并产生推力，将整个磁
性机构4围绕底部的柔性弹簧机构7进行中转动，当磁性机构4的表面粘附杂质或垃圾导致整体重心发生偏移后，随着后续气流带动整个磁性机构4进行旋转，即可将该不均衡的重力在不同时间内施加到支撑弹簧20的不同方位上，进而在长时间的使用过程减轻支撑弹簧20始终一侧受到压力导致出现缓慢弯曲的情况。
29.本实施例，所述发电单元3的表面设置有底座8，所述底座8的内侧安装有感应线圈9，所述底座8的表面涂装有疏水层10，所述疏水层10采用聚四氟乙烯材料，所述底座8的底部通过粘接的形式贴附固定在发电平台上，具体的，当顶部的磁性机构4发生晃动后，即可带动磁通线进行同步振动，进而底部的感应线圈9部分对磁通线进行相应的切割作用，产生感应电流为负载供能，在磁通线的侧边通过电线与外部的储能设备进行连接，完成电能的传输和存储作用。
30.本实施例，所述围挡机构1主要由顶部挡板21和底部挡板28组成，所述顶部挡板21的外侧下方焊接安装有顶部活动块25，所述底部挡板28的表面下方焊接安装有底部固定块24，且底部固定块24的顶部连接有弹簧杆26，所述弹簧杆26的顶部从顶部活动块25的内侧向上穿过，且弹簧杆26内侧的杆件顶部设置有限位凸块27，所述弹簧杆26、顶部活动块25和底部固定块24均以对称的形式安装在围挡机构1的两侧，所述顶部挡板21的内侧与底部挡板28的表面相贴合，所述顶部挡板21的表面设置有托板22，所述托板22的顶部贴装有吸水绵23，在外侧安装有围挡机构1，通过围挡机构1能够在晴天环境下对内侧的压电模块2进行遮挡，降低强烈的光照导致压电模块2表面涂装的疏水层10发生脱落概率，且该结构能够在下雨天中通过收集雨水提高顶部的自重，进而将顶部挡板21下降，避免对内侧压电模块2承接雨水产生遮挡，通过围挡机构1始终对压电模块2的一侧进行遮挡，确保任意风向的气流均仅能够多单侧的承压板6进行接触，实现推动的过程，顶部挡板21借助顶部活动块25按压在弹簧杆26上，因此在下雨天通过吸水绵23吸收水分增加顶部挡板21的自重后即可将弹簧杆26进行下压，实现对顶部挡板21的下移过程，扩大了外部雨滴撞击到磁性机构4顶部的概率。
31.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
32.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种雨滴发电装置，包括发电装置本体，其特征在于：所述发电装置本体包括围挡机构(1)、压电模块(2)、发电单元(3)和柔性弹簧机构(7)，所述围挡机构(1)的顶部设置有顶部挡板(21)，所述顶部挡板(21)的底部连接有底部挡板(28)，且顶部挡板(21)和底部挡板(28)的截面均呈半圆形结构，所述压电模块(2)安装在围挡机构(1)的内侧，所述压电模块(2)的顶部设置有磁性机构(4)，所述柔性弹簧机构(7)的顶部嵌入到磁性机构(4)的底端内侧，且柔性弹簧机构(7)的底部与发电单元(3)的表面固定连接，所述发电单元(3)的内侧通过电线与外部的储能系统相连接，所述发电单元(3)和磁性机构(4)的表面均涂装有疏水层(10)。2.根据权利要求1所述的一种雨滴发电装置，其特征在于：所述磁性机构(4)包括振动板(11)和贴合板(13)，所述振动板(11)的顶部安装有弧形顶(15)，所述振动板(11)的内侧设置有凹槽(12)，所述贴合板(13)嵌装在凹槽(12)的内侧，所述柔性弹簧机构(7)的顶部插入到振动板(11)底部的内侧，所述振动板(11)的外侧连接有传动杆(5)，所述传动杆(5)的末端安装有承压板(6)。3.根据权利要求2所述的一种雨滴发电装置，其特征在于：所述贴合板(13)的内侧嵌装有多个磁性颗粒(14)，且每个磁性颗粒(14)以中心对称的形式均匀分布在贴合板(13)的表面，所述弧形顶(15)的边缘处与振动板(11)表面的边缘处无缝连接。4.根据权利要求2所述的一种雨滴发电装置，其特征在于：所述柔性弹簧机构(7)包括支撑弹簧(20)和转动球(29)，所述支撑弹簧(20)的顶部设置有连接杆(18)，所述连接杆(18)的顶部与转动球(29)的底部固定为整体，所述振动板(11)的内侧开设有转动空腔(16)，且转动空腔(16)的内侧顶部嵌装有限位滚珠(17)。5.根据权利要求4所述的一种雨滴发电装置，其特征在于：所述转动球(29)的顶部顶靠在限位滚珠(17)的底部，所述转动空腔(16)内侧的底部贴装有橡胶夹垫(19)，所述橡胶夹垫(19)夹持在转动球(29)的底部。6.根据权利要求4所述的一种雨滴发电装置，其特征在于：所述发电单元(3)的表面设置有底座(8)，所述底座(8)的内侧安装有感应线圈(9)，所述底座(8)的表面涂装有疏水层(10)。7.根据权利要求6所述的一种雨滴发电装置，其特征在于：所述疏水层(10)采用聚四氟乙烯材料，所述底座(8)的底部通过粘接的形式贴附固定在发电平台上。8.根据权利要求1所述的一种雨滴发电装置，其特征在于：所述围挡机构(1)主要由顶部挡板(21)和底部挡板(28)组成，所述顶部挡板(21)的外侧下方焊接安装有顶部活动块(25)，所述底部挡板(28)的表面下方焊接安装有底部固定块(24)，且底部固定块(24)的顶部连接有弹簧杆(26)。9.根据权利要求8所述的一种雨滴发电装置，其特征在于：所述弹簧杆(26)的顶部从顶部活动块(25)的内侧向上穿过，且弹簧杆(26)内侧的杆件顶部设置有限位凸块(27)，所述弹簧杆(26)、顶部活动块(25)和底部固定块(24)均以对称的形式安装在围挡机构(1)的两侧。10.根据权利要求9所述的一种雨滴发电装置，其特征在于：所述顶部挡板(21)的内侧与底部挡板(28)的表面相贴合，所述顶部挡板(21)的表面设置有托板(22)，所述托板(22)的顶部贴装有吸水绵(23)。

技术总结
本发明提供一种雨滴发电装置，包括发电装置本体，所述发电装置本体包括围挡机构、压电模块、发电单元和柔性弹簧机构，所述围挡机构的顶部设置有顶部挡板，所述顶部挡板的底部连接有底部挡板，且顶部挡板和底部挡板的截面均呈半圆形结构，所述压电模块安装在围挡机构的内侧，所述压电模块的顶部设置有磁性机构，该雨滴发电装置利用3D打印技术对设备对聚四氟乙烯和磁性颗粒进行快速成型，设备整体成本低，提高能量转换效率，提高环境自适应能力，柔性弹簧机构与磁性机构部分进行连接，磁性机构重心偏移后，能够通过风力将偏移的重心随机施压到柔性弹簧机构的任意一侧，拖延其发生倾斜弯曲的时间。弯曲的时间。弯曲的时间。


技术研发人员：胡定银 任康进 吴专 高超 汤瑶瑶 杨盼
受保护的技术使用者：湖北省地质勘查装备中心
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/9/6