[發明專利]一種擺動球形超低頻風振俘能裝置及其俘能方法

在審

• 申請號: 202210330688.4
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114810476A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 馬天兵;張志豪;杜菲;賈世盛;尹黎明;孫凱恒;徐子梁
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06;F03D5/06;F03D13/20;F03D80/00;H02N2/18
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本發明公開了一種擺動球形超低頻風振俘能裝置及其俘能方法，包括上殼體、下殼體、俘能機構和掛環，所述上殼體和下殼體的球面上均開設有風孔，所述風孔的內部固定鏈接有噴管，所述上殼體的頂部固定鑲嵌有頂蓋，所述頂蓋的頂部固定連接有掛扣，所述掛環與掛扣之間連接有牽引繩，所述俘能機構設置于上殼體的內部，本發明具備能夠實現將低級不便收集的風能通過振動俘能方式進行能量收集，其具備振動俘能效果好、發電量較充足、非線性俘能、結構小、使用壽命長的優點，解決了現有的振俘能裝置不能夠廣泛收集自然振動能量、低級風能不能有效收集利用和戶外監測傳感器供電和輔助供電不佳的問題。

技術領域

本發明涉及壓電俘能技術領域，具體涉及一種擺動球形超低頻風振俘能裝置及其俘能方法。

背景技術

近年來，隨著全球氣候變暖的加劇和石油、煤炭、天然氣等不可再生資源的緊缺，尋求可再生、可持續的綠色能源成為人類文明可持續發展的重要挑戰；利用壓電材料的壓電效應，從環境中俘獲能量的裝置稱之為壓電俘能器，與靜電式、電磁式將振動機械能轉化為電能相比，壓電俘能器具有俘能效率高、能量密度大、工作可靠、適應性強、無污染、成本低等突出優點，從環境振動或噪聲中提取能量的性能最好，成為從環境振動中獲取電能的一種行之有效的好方法，受到了廣泛的重視。

壓電俘能的研究已逐步出現在研究生、本科生以及一些企業的教學與生產研究中，現有的俘能裝置和俘能結構存在一些不足，現有的振動俘能裝置多用于固體裝置或者具備振動激勵的機械設備上，從而導致需要較強的振動激勵才能具備足夠的俘能效果，但是在自然環境中存在許多不能夠直接利用的能量轉換為振動進行能量收集再利用，例如不能夠直接利用的低級自然風，同時在一些橋梁等建筑和裝置的監測傳感器需要進行供電與輔助供電的設備不夠完善，現缺乏一種振動俘能裝置，既能俘獲自然界低級風能，又能用于一些戶外建筑或者裝置監測傳感器的供電或者輔助供電。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種擺動球形超低頻風振俘能裝置及其俘能方法，具備能夠實現將低級不便收集的風能通過振動俘能方式進行能量收集，其具備振動俘能效果好、發電量較充足、非線性俘能、結構小、使用壽命長的優點，解決了現有的振俘能裝置不能夠廣泛收集自然振動能量、低級風能不能有效收集利用和戶外監測傳感器供電和輔助供電不佳的問題。

本發明的一種擺動球形超低頻風振俘能裝置及其俘能方法，包括上殼體、下殼體、俘能機構和掛環，所述上殼體和下殼體的球面上均開設有風孔，所述風孔的內部固定連接有噴管，所述上殼體的頂部固定鑲嵌有頂蓋，所述頂蓋的頂部固定連接有掛扣，所述掛環與掛扣之間連接有牽引繩，所述俘能機構設置于上殼體的內部；

所述俘能機構包括十字板、固定螺栓、中心桿和套筒，所述十字板通過固定螺栓固定于頂蓋的頂部，所述十字板頂部的中間位置固定連接有頂帽，所述中心桿的頂部與頂帽底部的中間位置固定連接，所述套筒活動套設于中心桿的表面，所述套筒的環形側面從上至下依次固定連接有上支板、中支板和下支板，所述上支板的底部和下支板的頂部通過螺栓和螺帽固定連接有折梁，所述中支板的頂部通過螺栓和螺帽固定連接有直梁，所述折梁和直梁的一側粘貼有壓電片，所述折梁和直梁的一端均固定連接有彈片，所述中心桿表面的底部套設有彈簧，所述中心桿表面的底部通過螺紋套設有底帽，所述彈簧的頂部和底部分別與套筒的底部與底帽的頂部相接觸，所述折梁為Z字形結構，所述折梁設置有12組，且6組折梁以60度角陣列安裝于上支板的底部，另外6組折梁以60度角陣列安裝于下支板的頂部且與上支板底部的折梁位置對稱，所述直梁設置有6組，且6組直梁呈60度角安裝，所述直梁與折梁在空間上呈交錯排列。

優選的，所述上殼體的底部和下殼體的頂部均固定連接有側扣，所述上殼體與下殼體通過側扣相連接，所述下殼體的頂部和下殼體的底部均開設有通孔。

優選的，所述掛扣和牽引繩均設置有四組，且四組掛扣相互呈90度排列，所述牽引繩采用具有彈性的耐腐蝕尼龍繩。

優選的，所述上支板、中支板和下支板均為六邊形結構，所述上支板和下支板的大小一致，所述中支板的面積大于上支板和下支板，所述套筒的內徑大于中心桿的直徑。