[發明專利]一種建筑外墻壓電式風力發電系統

有效

• 申請號: 201410052819.2
• 申請日: 2014-02-17
• 公開（公告）號: CN103762895A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 張力;李恒;丁林;楊仲卿;陳艷容
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 穆祥維

技術領域

本發明屬于微型能源及節能技術領域，尤其涉及一種用于建筑外墻的壓電式風力發電系統。

背景技術

在日常生活中用到了越來越多的無線傳感器、無線網絡，大量便攜式電子產品，在不能連接到電網時需要電能供應，這時候需要儲能電池或者從環境中收集能量，這些獨立的裝置只需要很少的電能（幾十毫瓦到幾十瓦），一個潛在的來源便是風能。利用自然界的風能進行發電，為獨立于電網的低功率用電裝置供電，符合當今社會節能、環保、低碳的發展趨勢。在各種能量收集方式中，使用壓電材料適用于收集風速和風向多變等復雜環境中的風能。

傳統的風力渦輪機風速和風向穩定性要求比較高，啟動風速一般在1m/s-2m/s，風速更低時，不能有效利用風能；而且裝置一般具有轉動部件，在風速多變、風向隨機、氣流含塵等環境中會降低其使用壽命。

許多建筑物的外墻都處在多風的位置，比如城市高層建筑、野外觀測站、海邊的燈塔等等，如果將其中一些閑置的建筑外墻表面用于捕集風能，為小型用電設施供應電能，可以降低建筑物能耗，同時也不會占用額外的空間。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足，本發明提供了一種建筑外墻壓電式風力發電系統，能夠在風速多變、風向隨機、氣流含塵等復雜環境中對風能進行利用，特別適合布置于建筑外墻表面捕集風能。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

一種建筑外墻壓電式風力發電系統，包括基板和多個柱狀壓電式發電單元，所述基板的一面貼覆于建筑外墻表面，多個柱狀壓電式發電單元以陣列的形式固定在基板的另一面上；

所述柱狀壓電式發電單元包括圓柱體和至少兩塊壓電板，所有的壓電板自上而下以相同的交錯角度連接，所述圓柱體設置在最上一個壓電板的上方，最下一個壓電板設置在基板的另一面的上方；所述圓柱體由輕質材料制成或者為中空結構；所述壓電板包括彈性基板、壓電片、電極引出導線Ⅰ和電極引出導線Ⅱ；所述彈性基板的一個面或兩個面貼有壓電片,所述電極引出導線Ⅰ從壓電片的一面引出，所述電極引出導線Ⅱ從壓電片的另一面引出。

作為本發明的一種優選方案，相鄰兩個壓電板之間通過帶插槽的連接板連接，最上方的壓電板通過帶插槽的連接板與圓柱體固定連接，最下方的壓電板通過帶插槽的連接板與基板固定連接。

作為本發明的另一種優選方案，所述電極引出導線Ⅰ和電極引出導線Ⅱ與處理電路連接。

與現有技術相比，本發明的一種建筑外墻壓電式風力發電系統具有如下優點：

1、該壓電式風力發電系統能夠在風速多變、風向隨機、氣流含塵等復雜環境中對風能進行利用，特別適合布置于建筑外墻表面捕集風能。該發電系統只需在建筑外墻均布陣列式柱狀壓電式發電單元，對建筑外墻進行了有效利用，占用空間小，同時在一定程度上可起到美化建筑外觀的作用。

2、壓電式風力發電系統中的柱狀壓電式發電單元采用多塊壓電板自上而下等交錯角度排列，結構簡單可靠。這一設計使得每個柱狀壓電式發電單元可以適應變化的風向，無需迎風裝置和轉動部件。在風速低、風向隨機、氣流含塵、有雨水沖擊等復雜環境中均能使壓電式發電單元受到激發輸出電能。

3、大面積布置在外墻上時，由于小型柱狀壓電式發電單元數量眾多，可由處理電路處理后得到較高輸出功率。

附圖說明

圖1為一種建筑外墻壓電式風力發電系統安裝在墻體上的結構示意圖；

圖2為一種建筑外墻壓電式風力發電系統實施一的結構示意圖；

圖3為一種建筑外墻壓電式風力發電系統實施一的爆炸視圖；

圖4為一種建筑外墻壓電式風力發電系統實施二的結構示意圖；

圖5為一種建筑外墻壓電式風力發電系統實施二的爆炸視圖

圖6為壓電板的結構示意圖。

附圖中：?1—柱狀壓電式發電單元；?2—基板；?3—建筑外墻；?1-1—圓柱體；?1-2—帶插槽的連接板；?1-3—壓電板；?1-4—帶插槽的連接板；?1-5—帶插槽的連接板；?1-6—帶插槽的連接板；?1-7—帶插槽的連接板；?1-8—帶插槽的連接板；?1-9—帶插槽的連接板；?a—彈性基板；?b—壓電片；?c—電極引出導線Ⅰ；?d—電極引出導線Ⅱ。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細地描述。

如圖1所示，一種建筑外墻壓電式風力發電系統，包括基板2和多個柱狀壓電式發電單元1，基板2的一面貼覆于建筑外墻3表面，多個柱狀壓電式發電單元1以陣列的形式固定在基板2的另一面上。