[發明專利]回收重力勢能的壓電發電系統

在審

• 申請號: 202110028118.5
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112737408A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 劉毅;盧方;李蘊;王俊賢;韓冬
• 申請（專利權）人: 浙大寧波理工學院
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 杭州易中元兆專利代理有限公司 33341
• 代理人: 張安心

本發明公開了一種回收重力勢能的壓電發電系統，包括機架、電機、提升軸、棘輪發電裝置和支撐軸承，所述電機、提升軸、棘輪發電裝置、支撐軸承通過軸連接方式依次連接，所述提升軸纏繞有繩索，所述電機和所述支撐軸承固定在所述機架上，所述提升軸的兩端設有固定于所述機架的支撐結構；所述棘輪發電裝置包括內圈、外圈和壓電發電組；所述套筒延伸出所述外圈至所述支撐軸承以支撐所述棘輪發電裝置。該系統可以用來回收當貨物下降時的重力勢能，并把其通過特殊的旋轉式壓電效應實現由重力勢能轉換成電能。本系統可設置于電梯、起重機、升降機上回收利用起重物下降時所損耗的重力勢能，把能量充分利用起來。

技術領域

本發明屬于發電裝置領域，具體涉及一種回收重力勢能的壓電發電系統。

背景技術

為了回收電梯、升降機、起重機等工作時產生的重力勢能，國內外眾多學者提出利用電磁感應定律、壓電效應、摩擦電效應等原理將重力勢能轉化為電能，并設計出多種多樣的發電裝置，從而達到回收能量效果。目前的發電裝置都是在運輸通道兩側安裝磁鐵，貨物在上下運輸時做切割磁感線運動，產生感應電動勢，以此到達發電的效果。

目前現有的大多電梯、起重機、升降機回收重力勢能發電，選擇直接在運輸通道兩側安裝磁鐵的方式，將貨物看作導體，利用貨物在上升下降的過程中切割磁感線進行發電，這樣通過往復運動發電產生的電勢能較低，使其能量回收率低，造成了過多的能量浪費。傳統裝置只有貨物可當作導體時，才能切割磁感線產生電動勢，當貨物為絕緣體時，將不能發電，應用范圍不夠廣泛。并且傳統發電裝置的尺寸過大，而發電裝置的體積增大會使得其輸出功率密度(輸出功率與其工作體積之比)大大降低，也會帶來制造成本的提高、過分笨重、不適于回收重力發電的缺陷。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種回收重力勢能的壓電發電系統，該系統可以用來回收當貨物下降時的重力勢能，并把其通過特殊的旋轉式壓電效應實現由重力勢能轉換成電能。本系統可設置于電梯、起重機、升降機上回收利用起重物下降時所損耗的重力勢能，把能量充分利用起來。

為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：

一種回收重力勢能的壓電發電系統，所述壓電發電系統包括機架、電機、提升軸、棘輪發電裝置和支撐軸承，所述電機、提升軸、棘輪發電裝置通過軸連接方式依次連接，所述提升軸纏繞有繩索，所述電機和所述支撐軸承固定在所述機架上，所述提升軸的兩端設有固定于所述機架的支撐結構；所述棘輪發電裝置包括內圈、外圈和壓電發電組；其中，

所述外圈為一端開放的圓筒狀結構，另一端為封閉端且以軸連接的方式連接于所述提升軸；所述外圈的封閉端內壁中心處設有內柱，所述內柱的表面上沿周向均勻設有至少兩組磁鐵；所述外圈的側壁內表面上沿周向均勻設有多個斜齒，每個所述斜齒朝向所述內柱的表面上設有一組徑向設置的磁鐵；

所述內圈呈圓筒狀，所述內圈的內部設有與所述內柱同心且相配合的套筒，所述套筒支撐固定于所述內圈；所述內圈的表面設有撥片槽，所述撥片槽內裝設有撥片，所述內圈的表面其他區域沿周向設有至少兩組壓電發電組，所述壓電發電組包括壓電組件，所述壓電組件固定連接于所述內圈，所述壓電組件的一端朝向所述內圈，另一端朝向所述內柱；所述套筒延伸出所述外圈至所述支撐軸承以支撐所述棘輪發電裝置。

一具體實施例中，所述壓電組件包括懸臂梁、壓電片和兩個磁鐵，所述壓電片貼附于所述懸臂梁，兩個磁鐵分別固定在所述懸臂梁的兩端。

一具體實施例中，所述內圈上設有矩形槽，所述壓電組件的懸臂梁的中間位置固定連接于所述矩形槽。

一具體實施例中，所述壓電組件的壓電片的數量是4個，4個所述壓電片沿所述懸臂梁的中間位置對稱貼附于所述懸臂梁的上下表面。

一具體實施例中，所述壓電組件的磁鐵與所述外圈的磁鐵相對的端面的極性相同。

一具體實施例中，每組所述壓電發電組包含三個所述壓電組件，三個所述壓電組件沿所述內圈的徑向設置。