[發明專利]一種增強激勵的田字形全風向風致振動壓電俘能裝置

有效

• 申請號: 202010650977.3
• 申請日: 2020-07-08
• 公開（公告）號: CN111756274B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 宋汝君;付幸文;張慧榮;張磊安;郭前建
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種增強激勵的田字形全風向風致振動壓電俘能裝置，其特征在于，包括：基座、主軸、水平連接件、豎直連接件、3個振子和換能器；所述主軸安裝在基座上，所述水平連接件一端套接在主軸上另一端安裝有振子，在水平方向上形成串聯雙圓柱俘能系統拾取水平方向風能產生振動，所述豎直連接件兩端均安裝有振子，在豎直方向上形成串聯雙圓柱俘能系統拾取豎直方向風能產生振動，所述水平連接件與豎直連接件十字交叉相連，并在相連處貼裝有換能器，所述換能器將分別在水平和豎直方向上的兩套串聯雙圓柱俘能系統拾取風能所獲得的振動能轉化為電能，所述水平連接件可以在風力驅動下繞主軸旋轉，因此在風向改變時，兩套串聯雙圓柱俘能系統可以在風力驅動下進行自適應調整來維持串聯雙圓柱俘能狀態，從而響應全風向激勵。

2.根據權利要求1所述一種增強激勵的田字形全風向風致振動壓電俘能裝置，其特征在于：所述基座上安裝有用于固定主軸的固定件，主軸上套接有絕緣套筒，絕緣套筒外部套接有導電套筒。

3.根據權利要求1所述一種增強激勵的田字形全風向風致振動壓電俘能裝置，其特征在于：所述水平連接件可以繞主軸軸線做旋轉運動，并與主軸之間隔有用于提供一定摩擦力的摩擦套筒，用以防止在振子振動過程中出現“打滑”現象。

4.根據權利要求3所述一種增強激勵的田字形全風向風致振動壓電俘能裝置，其特征在于：所述摩擦套筒為絕緣體且一側開口，在開口處安裝有導線接頭，導線接頭上安裝有用于固定導線的接線螺釘。

5.根據權利要求1所述一種增強激勵的田字形全風向風致振動壓電俘能裝置，其特征在于：所述水平連接件和豎直連接件材質為銅，并且水平連接件與主軸連接一側有開口便于引出電能的導線穿過。

6.根據權利要求1所述一種增強激勵的田字形全風向風致振動壓電俘能裝置，其特征在于：所述換能器用于將機械能轉換為電能，包括2片陶瓷壓電片和銅膜，2片陶瓷壓電片分別貼裝于水平連接件和豎直連接件表面且極性相反，并在中間隔有銅膜作為其公共端。

7.一種基于權利要求6所述的一種增強激勵的田字形全風向風致振動壓電俘能裝置的風能采集方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：某一時刻，若本裝置受到水平方向上的自然風激勵，依靠水平連接件連接的主軸和振子在水平方向上形成串聯雙圓柱俘能系統通過拾取風能產生垂直于風向的周期性振動；若本裝置受到豎直方向上的自然風激勵，依靠豎直連接件連接的2個振子在豎直方向上形成串聯雙圓柱俘能系統通過拾取風能產生垂直于風向的周期性振動；

步驟二：水平連接件和豎直連接件將振動傳導至換能器，使換能器中的陶瓷壓電片在厚度方向上產生周期性形變，陶瓷壓電片采用正壓電效應將振動能轉換為電能；

當下一時刻，風向改變時，由于水平連接件可以在風力驅動下繞主軸旋轉，因此水平和豎直方向上的兩套串聯雙圓柱俘能系統可以在風力驅動下進行自適應調整來維持串聯雙圓柱俘能狀態，然后再重復步驟一和二，由此便可充分利用自然界的各向風能產生電能，也可時刻維持串聯雙圓柱俘能狀態來增大俘能器的俘能效率。