[實用新型]一種垂吊式壓電風能采集器

有效

• 申請號: 201220262690.4
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN202617041U
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 王淑云;闞君武;張克華;曾平;程光明;沈黃橋
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;F03D9/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

技術領域

????本實用新型屬于新能源和發電技術領域，具體涉及一種垂吊式壓電風能采集器，為無線傳感器節點提供能量供應。

背景技術

風能廣泛存在于自然界中，風力發電已成為當今世界主流的能源之一。以往人們只注重的大規模風力發電系統的研究，近年來，隨著無線傳感網絡技術的日趨成熟及其在環境監測、大型建筑物及橋梁的健康監測、工業、軍事及公共安全等領域應用的普及，為其提供持續人能源供應的微小型風力發電機的研究受到國內外學者的廣泛關注，其原因在于：化學電池的能量有限、其使用時間遠遠小于無線傳感監測系統的壽命，故需經常更換，嚴重制約了無線傳感網絡監測系統在遠程及危險環境中的推廣應用。目前已提的微小型風力發電機基本都是基于電磁原理和壓電原理的,因壓電式發電機的發電過程中不會產生電磁干擾，更適用于無線網絡節點的應用需求?，F有的壓電式風力發電機大都為旋轉式的，即首先利用風使葉片旋轉、再有葉片帶動轉軸激勵壓電振子發電，如中國專利200920111349.7、200910081331.1、200910082047.6、201010519391.X等。上述旋轉式壓電風力發電機的除了結構復雜、需要機械部件轉換運動外，風速較低時也難以驅動葉片旋轉發電、并且當發電機安裝固定后無法自動適應實時變化的風向。對于無線傳感網絡監測而言，傳感器節點位置是根據實際需要確定的，而不像大規模風力發電機組是以最大風速和最佳風向為目標的，因此用于無線傳感網絡節點供電的壓電風力發電機須具有較強的環境適應能力、以及較強的發電能力，以滿足實時供電的需求。

發明內容

針對無線傳感網絡節點的使用環境特點以及現有旋轉式壓電風力發電機所存在的不足，本實用新型提供一種垂吊式風能采集器。

本實用新型采用的實施方案是：主體通過螺釘安裝在掛架上，掛件通過螺釘安裝在掛架上、且置于所述的主體內；1-50個壓電換能器置于所述主體內，所述壓電換能器由一對缽型壓電振子通過鉚釘鉚接而成，所述缽型壓電振子由缽型殼體和環形壓電晶片粘接而成；所述第一個壓電換能器上端缽型殼體與掛件鉚接，兩個相連壓電換能器的缽型殼體通過空心鉚釘鉚接，所述的最后一個壓電換能器下端的缽型殼體與球銷的上端鉚接，所述球銷通過主體下端的通孔伸出；所述球銷上套有彈簧，所述彈簧壓接在最后一個壓電振子和主體的下端面之間；所述球銷下端的球頭上套有球銷套，風帆通過螺釘安裝在所述球銷套上，所述風帆由帆布與帆架鉚接而成；同一個壓電換能器上的兩個壓電晶片通過導線一連接，不同壓電換能器上的兩個壓電晶片通過導線二連接，壓電振子通過導線組與安裝在主體側壁的無線傳感器節點連接。

本實用新型中，彈簧的作用是平衡壓電換能器及風帆等的重力，使壓電振子在靜態時不發生彎曲變形，并在風力較大時保護壓電振子因變形過大而損壞；“十字型”風帆的作用是采集任意方向的風能、且具有風的匯聚及風力放大功能；球銷及球銷套的作用是使風帆與主體作相對的水平面內轉動和垂直方向的擺動，從而適應無規律的風向變化；多個壓電換能器采用串聯方式連接，同步發電，輸出功率較大。

當帆布受風力作用時，帆架及球銷套相對球銷的球頭中心轉動、及偏轉并使球銷套的上端與主體的下端面接觸，從而使球銷、彈簧及壓電振子受向下的拉力作用；風力消失或減小時，風帆在其自身重力及彈簧力的作用下反向運動，從而使壓電振子受壓，壓電振子受拉或受壓變形時即將機械能轉換成電能；由于風帆的縱向尺寸遠大于球銷套橫向尺寸，因此風帆可將風力放大；當風力過大并使壓電振子的變形量達到所能承受的最大值時，彈簧也達到最大的壓縮量，球銷所承受的拉力通過彈簧直接傳遞到主體上，從而避免壓電振子因變形過大而損壞。

本實用新型的特點及優勢在于：????????????????????????????????????????????????采用垂吊式結構且與無線傳感器節點集成，便于在任意環境下的安裝固定；采用十字型風帆與球銷結構，可實現任意方向及微弱風力的能量收集；采用多壓電振子串聯并通過彈簧限位，發電能力強、可靠性高。缽型壓電振子的晶片在同一表面只有一種應力狀態，受拉或受壓，同一表面產生電荷一樣，發電能力強。

附圖說明

圖1是本實用新型一個較佳實施例中風能采集器靜態時的結構示圖；

圖2?是圖1的A-A剖示圖；

圖3是本實用新型一個較佳實施例中壓電振子的結構示意圖；

圖4是圖3的俯視圖；

圖5是本實用新型一個較佳實施例中壓電換能器的安裝過程示意圖；