[實用新型]一種高效率壓電發(fā)電裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220570941.5
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN203014707U
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊穎;沈欽龍;金家楣
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;F03D9/00;F03B13/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于風(fēng)力發(fā)電和水力發(fā)電領(lǐng)域，特別是一種高效率壓電發(fā)電裝置。?

背景技術(shù)

利用自然界風(fēng)能和水能進行發(fā)電，為各種戶外設(shè)施進行自供電的系統(tǒng)符合當(dāng)今節(jié)能、環(huán)保、低碳的發(fā)展趨勢，在工業(yè)監(jiān)控、智能交通、智能電網(wǎng)、礦山安全、環(huán)境監(jiān)測、平安家居、醫(yī)療保健等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。??

美國的Priya采用壓電器件設(shè)計制造了一種小型風(fēng)力發(fā)電機US11/252903?？稍跁r速8～16公里的風(fēng)力驅(qū)動下發(fā)電。發(fā)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(chǎn)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(zhuǎn)動都與凸輪碰撞，摩擦，因此產(chǎn)生磨損，造成能量損失，同時降低使用壽命。二是在風(fēng)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(tài)不變，此時不再發(fā)電。由NEC?TOKIN與日本Heardea聯(lián)合開發(fā)、配備采用壓電轉(zhuǎn)換元件的發(fā)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(huán)形槽內(nèi)鋼球的滾動，撞擊壓電元件來發(fā)電。該裝置設(shè)置在交通量大的公路隧道內(nèi)，可利用汽車駛過時產(chǎn)生的氣流驅(qū)動標識旋轉(zhuǎn)。鋼球位于由壓電轉(zhuǎn)換元件分隔成的環(huán)形通道中，標識轉(zhuǎn)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(dāng)車連續(xù)駛過而產(chǎn)生強烈的風(fēng)時標識就會高速轉(zhuǎn)動，從而使鋼球緊貼著壓電轉(zhuǎn)換元件運動，壓電元件得不到交變的壓力作用，就不能發(fā)電了。

實用新型內(nèi)容

本實用新型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(fā)電裝置。?

實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)解決方案為：一種高效率壓電發(fā)電裝置，由渦輪轉(zhuǎn)子組件、彈簧滑塊組件、彎折打桿組件、壓電振子組件構(gòu)成，所述的渦輪轉(zhuǎn)子組件包括渦輪葉片、轉(zhuǎn)軸和凸輪，轉(zhuǎn)軸設(shè)置在主軸架上，并轉(zhuǎn)動，渦輪葉片固定在轉(zhuǎn)軸的一端，凸輪固定在轉(zhuǎn)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，所述的彈簧放置在安裝筒內(nèi)，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(huán)、打桿、轉(zhuǎn)動滑塊、第二銷釘和支撐架構(gòu)成，其中圓環(huán)安裝在底座上，并位于主軸架之間，支撐架固定在圓環(huán)上，打桿通過第二銷釘架于支撐架上，打桿在支撐架上轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動滑塊通過第一銷釘連接在支撐盤上，轉(zhuǎn)動滑塊在支撐盤上轉(zhuǎn)動，所述的打桿與轉(zhuǎn)動滑塊形成滑動連接；圓環(huán)蓋安裝在圓環(huán)上，安裝筒垂直固定在圓環(huán)蓋上；壓電振子組件由壓電材料、第一電極、第二電極、第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)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(dǎo)線與第一電極連接，第二導(dǎo)線與第二電極連接，第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)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(huán)的內(nèi)外圓柱面上，并用環(huán)氧樹脂固定，另一端自由，形成懸臂梁結(jié)構(gòu)。?

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點：（1）采用機械的凸輪連桿機構(gòu)和滑塊機構(gòu)，可以保證每次敲擊部位的準確性，產(chǎn)生更平穩(wěn)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(chǎn)生離心力過大而緊貼壓電振子而失效；（3）可以根據(jù)安裝所在地的流體力和安防空間設(shè)計不同數(shù)量的打桿，增加對應(yīng)數(shù)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(xiàn)高效率的發(fā)電；（4）利用壓電效應(yīng)，從空氣或其他流體的運動中收集能量，轉(zhuǎn)化為電能，是一種小型風(fēng)力發(fā)電或水力發(fā)電裝置，可用于戶外使用的小型設(shè)備或設(shè)施的自供電。在很小和較大的風(fēng)速情況下都可以發(fā)電，具有廣泛的適應(yīng)性。2-3級微風(fēng)便可以產(chǎn)生持續(xù)電能，其機電轉(zhuǎn)化效率與目前先進的大型風(fēng)電設(shè)備效率相當(dāng)，可以用以為無線傳感網(wǎng)節(jié)點供電。?

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。?

附圖說明

圖1是本實用新型高效率壓電發(fā)電裝置的主視圖。?

圖2是本實用新型高效率壓電發(fā)電裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。?

具體實施方式

結(jié)合圖1和圖2，本實用新型高效率壓電發(fā)電裝置，由渦輪轉(zhuǎn)子組件、彈簧滑塊組件、彎折打桿組件、壓電振子組件構(gòu)成，所述的渦輪轉(zhuǎn)子組件包括渦輪葉片8、轉(zhuǎn)軸7和凸輪9，轉(zhuǎn)軸7設(shè)置在主軸架10上，并轉(zhuǎn)動，渦輪葉片8固定在轉(zhuǎn)軸7的一端，凸輪9固定在轉(zhuǎn)軸7的中間，主軸架10安裝在底座1上；?