[發明專利]電能轉換裝置

有效

• 申請號: 201910181166.0
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN109889093B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 姚柳;張小立;徐勝;張榮良;邱家用;居殿春;朱海洋;蔡嘯濤;周衛紅
• 申請（專利權）人: 張家港江蘇科技大學產業技術研究院
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02J7/32;H02M7/42
• 代理公司: 北京東方芊悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11591
• 代理人: 林有娣

本發明提供了一種電能轉換裝置，通過壓電傳感模塊用于將風能或雨滴能轉換為電能為所述負載供電，充電器模塊用于將多余的電能存儲進蓄電池模塊中，實現風能或雨滴能與電能的轉換，并且所述壓電傳感模塊中，當第二壓電晶體板或第三壓電晶體板受壓時，齒輪傳動組件啟動以控制壓電晶體組件向左或向右擺動，當所述雙面壓電晶體板與所述第一壓電晶體板相對的一側或相背的一側受壓時，液壓缸啟動以控制所述壓電晶體組件繞所述轉軸轉動，通過控制壓電晶體組件調整位置和角度，增大了風能或雨滴能的利用率。

技術領域

本發明涉及電能轉換領域，尤其涉及一種電能轉換裝置。

背景技術

某些電介質在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內部會產生極化現象，同時在它的兩個相對表面上出現正負相反的電荷。當外力去掉后，它又會恢復到不帶電的狀態，這種現象稱為正壓電效應。在沿海地帶風速時常在5-8級之間，有時候會更高，由公式得出當自然風為5-8級時，風壓為40-270Pa，壓力傳感器能測量的力可達10⁴KN。壓力傳感器利用膜片式彈性元件，通過膜片承壓面積可將風壓轉換為力，膜片中間有凸臺，凸臺背后有面放置壓電片，力通過凸臺作用于壓電片上，使之產生相應的電荷量，并在其后接電荷放大器。無論是自然風還是汽車的行駛速度都屬于突變量，故電荷泄露較少，即將風能或者雨滴能轉換為電能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電能轉換裝置，能將風能和雨的勢能轉換為電能，并且風能或雨滴能的利用率較高。

為了達到上述目的，本發明提供了一種電能轉換裝置，包括壓電傳感模塊、充電器模塊、蓄電池模塊及負載，所述壓電傳感模塊用于將風能或雨滴能轉換為電能為所述負載供電，所述充電器模塊用于將多余的電能存儲進所述蓄電池模塊中；

所述壓電傳感模塊包括支架、齒輪傳動組件、液壓缸及壓電晶體組件，所述支架設置于所述齒輪傳動組件上，所述壓電晶體組件包括第一壓電晶體板、第二壓電晶體板、第三壓電晶體板及雙面壓電晶體板，所述第一壓電晶體板與所述雙面壓電晶體板均套設于一轉軸上并且始終保持垂直設置，所述轉軸轉動設置于所述支架上，所述第二壓電晶體板與所述第三壓電晶體板設置于所述第一壓電晶體板的兩側，所述液壓缸的活塞與所述雙面壓電晶體板連接；

當所述第二壓電晶體板或所述第三壓電晶體板受壓時，所述齒輪傳動組件啟動以控制所述壓電晶體組件向左或向右擺動，當所述雙面壓電晶體板與所述第一壓電晶體板相對的一側或相背的一側受壓時，所述液壓缸啟動以控制所述壓電晶體組件繞所述轉軸轉動。

可選的，所述齒輪傳動組件包括電機、第一齒輪及第二齒輪，所述電機與所述第一齒輪連接以驅動所述第一齒輪旋轉，所述第一齒輪與所述第二齒輪嚙合，所述支架設置于所述第二齒輪上，當所述第一齒輪帶動所述第二齒輪旋轉時，所述支架帶動所述壓電晶體組件向左或向右擺動。

可選的，當所述第二壓電晶體板或所述第三壓電晶體板受壓時，所述電機開啟，且所述第二壓電晶體板受壓時所述電機轉動方向與所述第三壓電晶體板受壓時所述電機轉動的方向相反；當所述第二壓電晶體板及所述第三壓電晶體板均不受壓時，所述電機關閉。

可選的，當所述雙面壓電晶體板與所述第一壓電晶體板相對的一側受壓時，所述液壓缸的活塞伸長以使所述壓電晶體組件繞所述轉軸逆時針轉動，當所述雙面壓電晶體板與所述第一壓電晶體板相背的一側受壓時，所述液壓缸的活塞縮回以使所述壓電晶體組件繞所述轉軸順時針轉動。

可選的，所述第一壓電晶體板的輸出電壓為：

其中，C_a為所述第一壓電晶體板的電容，k_a為與所述第一壓電晶體板的壓電晶體有關的常數，A_a為力作用在所述第一壓電晶體板的壓電晶體切片的面積，θ是所述第一壓電晶體板受力的作用線與所述第一壓電晶體板之間的傾角，W₀為風壓或雨壓。