[發明專利]一種高效率壓電發電裝置

有效

• 申請號: 201210427709.0
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN103023375A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 楊穎;沈欽龍;金家楣
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

技術領域

本發明屬于風力發電和水力發電領域，特別是一種高效率壓電發電裝置。

背景技術

利用自然界風能和水能進行發電，為各種戶外設施進行自供電的系統符合當今節能、環保、低碳的發展趨勢，在工業監控、智能交通、智能電網、礦山安全、環境監測、平安家居、醫療保健等領域具有廣闊的應用前景。??

美國的Priya采用壓電器件設計制造了一種小型風力發電機US11/252903。可在時速8～16公里的風力驅動下發電。發電機的槳葉連到凸輪上，使圍繞軸排成圓形的一系列雙壓電晶片產生振蕩，從而輸出電能。該方案具有兩個缺點：一是壓電雙晶片每一次轉動都與凸輪碰撞，摩擦，因此產生磨損，造成能量損失，同時降低使用壽命。二是在風速較低時，槳葉與凸輪不會脫離，壓電雙晶片保持一定的彎曲狀態不變，此時不再發電。由NEC?TOKIN與日本Heardea聯合開發、配備采用壓電轉換元件的發電裝置的新型道路標識在日本試運行。其原理就是通過置于環形槽內鋼球的滾動，撞擊壓電元件來發電。該裝置設置在交通量大的公路隧道內，可利用汽車駛過時產生的氣流驅動標識旋轉。鋼球位于由壓電轉換元件分隔成的環形通道中，標識轉動時鋼球就會在通道中運動，撞擊通道兩端的壓電元件，使壓電元件輸出電荷。這種方案的主要缺點是，當車連續駛過而產生強烈的風時標識就會高速轉動，從而使鋼球緊貼著壓電轉換元件運動，壓電元件得不到交變的壓力作用，就不能發電了。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用壓電材料收集流體動能的高效、適用范圍廣的高效率壓電發電裝置。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種高效率壓電發電裝置，由渦輪轉子組件、彈簧滑塊組件、彎折打桿組件、壓電振子組件構成，所述的渦輪轉子組件包括渦輪葉片、轉軸和凸輪構成，轉軸設置在主軸架上，并轉動，渦輪葉片固定在轉軸的一端，凸輪固定在轉軸的中間，主軸架安裝在底座上；彈簧滑塊組件包括安裝筒、推桿、安裝筒蓋、彈簧、滑塊推桿和支撐盤構成，所述的彈簧放置在安裝筒內，滑塊推桿穿過彈簧，該滑塊推桿一端與支撐盤連接，另一端與推桿連接，該推桿穿過安裝筒蓋，并由安裝筒蓋限位，凸輪始終與推桿接觸；彎折打桿組件由圓環、打桿、轉動滑塊、第二銷釘和支撐架構成，其中圓環安裝在底座上，并位于主軸架之間，支撐架固定在圓環上，打桿通過第二銷釘架于支撐架上，打桿在支撐架上轉動，轉動滑動通過第一銷釘連接在支撐盤上，轉動滑動在支撐盤上轉動，所述的打桿與轉動滑塊形成滑動連接；圓環蓋安裝在圓環上，安裝筒垂直固定在圓環蓋上；壓電振子組件由壓電材料、第一電極、第二電極、第一導線、第二導線組成，第一電極、第二電極涂在壓電材料的兩面形成壓電片，第一導線與第一電極連接，第二導線與第二電極連接，第一導線、第二導線與負載連接，該壓電片粘貼在彈性片上形成壓電振動片，彈性片的一端嵌入在圓環的內外圓柱面上，并用環氧樹脂固定，另一端自由，形成懸臂梁結構。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：（1）采用機械的凸輪連桿機構和滑塊機構，可以保證每次敲擊部位的準確性，產生更平穩高效的電能；（2）克服了由離心力來提供撞擊的裝置，在高速流體作用下會產生離心力過大而緊貼壓電振子而失效；（3）可以根據安裝所在地的流體力和安防空間設計不同數量的打桿，增加對應數量的壓電振子，從而使得其變化范圍大大增加，從而可以更好因地因時安裝不同型號的該裝置，并且同時可以敲打四個邊，因此實現高效率的發電；（4）利用壓電效應，從空氣或其他流體的運動中收集能量，轉化為電能，是一種小型風力發電或水力發電裝置，可用于戶外使用的小型設備或設施的自供電。在很小和較大的風速情況下都可以發電，具有廣泛的適應性。2-3級微風便可以產生持續電能，其機電轉化效率與目前先進的大型風電設備效率相當，可以用以為無線傳感網節點供電。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1是本發明高效率壓電發電裝置的主視圖。

圖2是本發明高效率壓電發電裝置內部結構示意圖。

具體實施方式

結合圖1和圖2，本發明高效率壓電發電裝置，由渦輪轉子組件、彈簧滑塊組件、彎折打桿組件、壓電振子組件構成，所述的渦輪轉子組件包括渦輪葉片8、轉軸7和凸輪9構成，轉軸7設置在主軸架10上，并轉動，渦輪葉片8固定在轉軸7的一端，凸輪9固定在轉軸7的中間，主軸架10安裝在底座1上；