卡門渦街發電機的製作方法
2023-05-26 03:20:51 1
專利名稱：卡門渦街發電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及發電設備領域。具體是一種交流電流發生裝置。這種裝置將流體流動 過程中產生的動能轉化成電能。
2.
背景技術：
當流體(如空氣、水，等)繞過非流線形物體時，物體尾流左右兩側會產生的成對 的、交替排列的、旋轉方向相反的渦旋。這種渦旋被稱作卡門渦街。圖1是卡門渦街形成示 意圖。卡門渦街中的旋渦的結構可以用環量守恆的原理來解釋。即當一個渦從非流線型物 體(或稱旋渦發生體)的邊界層脫落時，必然有與之環量相反的渦的存在。在現實中，當流 體流過建築物、電線、橋墩時都會產生卡門渦街。在旋渦發生體後方，旋渦會沿來流方向向 後運動。同時由於單個旋渦的環量的存在，這個渦會受到一個與來流垂直方向上的作用力， 即升力。因而在卡門渦街中，流體會在與來流方向垂直的方向上受到周期性交變的作用力。 根據作用力和反作用力原理，流體也會對這個非流線型物體產生一個周期性交變的、與來 流方向垂直的作用力。理論和實驗都已經表明，在一定的條件下(可以用流體的雷諾數表 示)，卡門渦街中的旋渦的結構是穩定的，因而旋渦產生頻率和流體流速的關係是確定的。 廣泛使用的卡門渦街流量計就是根據這個原理製成的。如果在磁場中安置一個金屬線圈，通過線圈與磁場的相對運動，可以使穿過線圈 的磁通量產生變化。根據電磁感應定律，磁通量的變化會使線圈中產生電流。把卡門渦街 這種作用於旋渦發生體上的周期性的、交替方向的力傳遞給一個放置在固定的磁場中的金 屬線圈，可以使金屬線圈產生振蕩。如果這種周期性的振蕩改變了穿過金屬線圈的磁通量， 則在線圈中產生了交流電。圖2是利用卡門渦街產生電流的原理圖。利用這種裝置產生交流電的前提是必須有流體的流動，因而該裝置也可以被視為 風能發電設備的一種。
3.
發明內容
該發明利用上述背景技術，設計一個裝置，它將流體流動時產生的能量轉化成電 能。在這個裝置中，有一個旋渦發生體，其橫截面是梯形的、中空敞口的。旋渦發生體 用柔性上支撐和柔性下支撐將其固定在一個殼體內。這個殼體呈管狀，兩端分別為流體的 入口端和出口端。將兩塊永磁鐵的N極和S極分別安裝在殼體內，並且在旋渦發生體兩側。 永磁鐵的高度不超過殼體內腔高度的二分之一。圖3和圖4分別是卡門渦街發電機正視示 意圖和俯視示意圖。在旋渦發生體上纏有金屬線圈。在靜止時，由金屬線圈圍成的封閉面 積中，約二分之一部分有磁通量穿過。流體流過時產生的卡門渦街引起的旋渦發生體的振 蕩，從而帶動金屬線圈一起運動，於是金屬線圈中的磁通量會成周期性變化，所以金屬線圈 中產生了交流電。這種裝置結構簡單、體積小，重量輕，可以被視為一個發電機組的單元。使用時，讓多個本發明中提出的卡門渦街發電機一起工作，以產生足夠的電能。
4.
圖1卡門渦街形成示意2利用卡門渦街產生電流的原理3卡門渦街發電機正視示意4卡門渦街發電機俯視示意圖
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具體實施例方式以下結合說明書附圖和實施例子對本發明做進一步說明。實施例子該裝置在組裝後的工作狀態如圖3和圖4所示。呈梯形截面的旋渦發 生體置於殼體中心。梯形底邊邊長較寬的一側朝向殼體的流體入口端，即圖3和圖4中的 左側一端。殼體的總長度應不小於十倍的旋渦發生體的梯形底邊邊長。其作用是對進入殼 體的流體起到的導流作用，並且讓旋渦發生體後面的渦街有一個發展空間。兩塊永磁鐵的 高度等於殼體內腔高度的二分之一，從殼體內部的底面開始安裝。旋渦發生體依靠由二個 彈簧組成的柔性上支撐和二個彈簧組成的柔性下支撐，與殼體相連接。將該裝置置於一定方向的來流中，例如風場中，或者將該裝置以一定速度運動，則 流體會通過殼體的入口端，進入殼體。流體繞過旋渦發生體，在其後部會產生卡門渦街。由 於有柔性上、下支撐，卡門渦街會引起旋渦發生體沿來流垂直方向上振蕩。纏繞在旋渦發生 體上的金屬線圈也隨之振蕩。在旋渦發生體兩側安裝有兩塊極性相反的永磁鐵。無振蕩情 況下，穿過金屬線圈的磁通量是固定的。在金屬線圈振蕩時，由於金屬線圈掃過的磁場面積 發生周期性變化，磁通量隨之發生周期性變化，於是金屬線圈中產生了交流電。金屬線圈的 兩個端子通過殼體上的小孔弓I出。
權利要求
一種交流電流發生裝置。其中，纏有金屬線圈的旋渦發生體依靠柔性上支撐和柔性下支撐與殼體相連接，被安置在一對永磁鐵之間。
2.根據權利要求1所述的一種交流電流發生裝置，包括一個非金屬材料製成的殼體。 其特徵在於所述的殼體是柱狀的、中空的、兩端敞口的。
3.根據權利要求1所述的一種交流電流發生裝置，包括一對永磁鐵，分別為N極和S 極。其特徵是永磁鐵的兩極分別安裝在權利要求2所述的殼體內部壁面的兩側。
4.根據權利要求1所述的一種交流電流發生裝置，包括一種非金屬材料製成的旋渦發 生體。其特徵在於外形是柱狀的、薄壁中空的、兩端敞口的、橫截面是梯形的。被安置在權 利要求2所述的殼體內部。
5.根據權利要求1所述的一種交流電流發生裝置，包括由二個彈簧組成的柔性上支撐 和由二個彈簧組成的柔性下支撐。用來連接權利要求2所述的殼體和權利要求4所述的旋 渦發生體。
6.根據權利要求1所述的一種交流電流發生裝置，包括一種由金屬製成的細絲。被稱 作金屬線圈。它纏繞在權利要求4所述的旋渦發生體上。
全文摘要
卡門渦街發電機涉及一種新的發電設備，是一種交流電流發生裝置，是通過將流體流動過程中產生的動能轉化成電能來實現的。流體流過非流線型物體時會在其後產生成對的、交替排列的、旋轉方向相反的渦旋，即卡門渦街。卡門渦街又會使物體產生周期性振蕩。如果在磁場中利用這種振蕩，引起穿過線圈的磁通量周期性的變化，根據電磁感應原理，即可產生交流電。卡門渦街發電機主要用在有風場的地方進行發電，或者安置在運動的載體上，也可以進行發電。
文檔編號H02K35/04GK101800459SQ20091007004
公開日2010年8月11日 申請日期2009年8月4日 優先權日2009年8月4日
發明者路明 申請人:天津空中代碼工程應用軟體開發有限公司