[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于柔性壓電的全向微風(fēng)聚能發(fā)電裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210578626.5
• 申請(qǐng)日: 2022-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114876735A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢(qián)鵬;藍(lán)天龍;馮博;張大海;司玉林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F03D9/11
• 分類(lèi)號(hào): F03D9/11;F03D9/25;H02N2/18
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于柔性壓電的全向微風(fēng)聚能發(fā)電裝置。各個(gè)捕能結(jié)構(gòu)沿豎直方向依次連接形成捕能陣列；每個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的底端固定連接下方的一個(gè)捕能結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸的頂端；每個(gè)捕能結(jié)構(gòu)的各個(gè)導(dǎo)風(fēng)管道分別通過(guò)一根連接桿(8)沿旋轉(zhuǎn)軸外側(cè)中部的周向均勻間隔連接在旋轉(zhuǎn)軸上；各個(gè)柔性壓電片均勻間隔安裝在通風(fēng)管內(nèi)。本發(fā)明采用柔性壓電結(jié)構(gòu)捕獲微風(fēng)的能量，降低了風(fēng)能利用的最低發(fā)電風(fēng)速，導(dǎo)風(fēng)管道以及陣列組合設(shè)計(jì)能夠匯集更多的風(fēng)能，有效的提高了裝置的發(fā)電量和風(fēng)能利用效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了一種風(fēng)能發(fā)電裝置，具體設(shè)計(jì)一種基于柔性壓電的全向微風(fēng)聚能發(fā)電裝置，可在較低風(fēng)速下進(jìn)行發(fā)電。

背景技術(shù)

目前的能源供應(yīng)還是以化石能源為主，因此清潔能源越來(lái)越受到重視。按照已有的發(fā)現(xiàn)與研究，壓電材料能夠在機(jī)械力的作用下形變實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換，并且轉(zhuǎn)換的能量密度很高。壓電材料本身還具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易加工形狀的優(yōu)點(diǎn)，目前已在生活、醫(yī)療、工業(yè)、軍事、航空航天等領(lǐng)域有了廣泛應(yīng)用，如壓電點(diǎn)火燃?xì)庠?、壓力傳感器、雷達(dá)的壓電陀螺等。

風(fēng)電場(chǎng)的主要發(fā)電方式是風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，而傳統(tǒng)的風(fēng)電系統(tǒng)必須在大于風(fēng)機(jī)的切入風(fēng)速小于其切出風(fēng)速的條件下發(fā)電，因此超過(guò)半數(shù)的風(fēng)能未能得到充分的捕獲及利用，風(fēng)能的利用率還有較大的提升空間。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)背景技術(shù)中提出的問(wèn)題，基于傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)無(wú)法在低風(fēng)速下運(yùn)行的問(wèn)題，為了充分利用低風(fēng)速條件的風(fēng)能資源，本發(fā)明提供一種基于柔性壓電材料發(fā)電特性的全向微風(fēng)聚能發(fā)電裝置，可以有效提取低風(fēng)速風(fēng)能，陣列組合設(shè)計(jì)能有效提高裝置的發(fā)電量和風(fēng)能利用效率。壓電材料在受到壓力作用時(shí)會(huì)在兩端面產(chǎn)生電壓，即可輸出電流，而風(fēng)能作為一種能量形式能夠產(chǎn)生風(fēng)壓，因此基于壓電效應(yīng)利用微風(fēng)發(fā)電的想法是可行的。同時(shí)，鑒于柔性壓電的發(fā)電性質(zhì)，這種利用微風(fēng)的發(fā)電方式更加靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全性較高，對(duì)低風(fēng)速下的風(fēng)能利用率較高。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

本發(fā)明全向微風(fēng)聚能發(fā)電裝置包括若干捕能結(jié)構(gòu)，各個(gè)捕能結(jié)構(gòu)沿豎直方向依次連接形成捕能陣列；每個(gè)捕能結(jié)構(gòu)包括若干導(dǎo)風(fēng)管道、旋轉(zhuǎn)軸和若干連接桿，旋轉(zhuǎn)軸豎直布置，每個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的底端固定連接下方的一個(gè)捕能結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸的頂端。

每個(gè)捕能結(jié)構(gòu)的各個(gè)導(dǎo)風(fēng)管道分別通過(guò)一根連接桿沿旋轉(zhuǎn)軸外側(cè)中部的周向均勻間隔連接在旋轉(zhuǎn)軸上，各個(gè)導(dǎo)風(fēng)管道之間互不接觸。

所述的導(dǎo)風(fēng)管道包括若干柔性壓電片、若干壓電組件固定結(jié)構(gòu)和通風(fēng)管，各個(gè)柔性壓電片通過(guò)各自對(duì)應(yīng)的兩個(gè)壓電組件固定結(jié)構(gòu)均勻間隔安裝在通風(fēng)管內(nèi)；各個(gè)通風(fēng)管均水平布置。

每個(gè)通風(fēng)管的兩端周邊分別朝通風(fēng)管的兩側(cè)延伸形成喇叭狀的導(dǎo)流罩；導(dǎo)流罩能夠增大通過(guò)通風(fēng)管的氣流的強(qiáng)度，提高捕能效率。

每個(gè)通風(fēng)管的側(cè)面中部開(kāi)設(shè)有連接孔，每根連接桿的一端固定連接對(duì)應(yīng)的一個(gè)通風(fēng)管的連接孔，連接桿的另一端固定連接在旋轉(zhuǎn)軸的外側(cè)壁上。

各個(gè)導(dǎo)風(fēng)管道3D打印一體打印成型。

所述的每個(gè)通風(fēng)管內(nèi)部的各個(gè)壓電組件固定結(jié)構(gòu)均沿通風(fēng)管的管長(zhǎng)方向固定在通風(fēng)管的內(nèi)壁上，將通風(fēng)管其中一個(gè)縱截面作為對(duì)稱(chēng)面，每?jī)蓚€(gè)壓電組件固定結(jié)構(gòu)軸對(duì)稱(chēng)于對(duì)稱(chēng)面布置。

每個(gè)柔性壓電片的對(duì)稱(chēng)兩側(cè)邊通過(guò)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)軸對(duì)稱(chēng)于對(duì)稱(chēng)面的壓電組件固定結(jié)構(gòu)固定在通風(fēng)管的內(nèi)壁上，各個(gè)柔性壓電片之間不相接觸。

每個(gè)通風(fēng)管可選不同的對(duì)稱(chēng)面進(jìn)行柔性壓電片的布置。

所述的每個(gè)通風(fēng)管中，位于對(duì)稱(chēng)面同一側(cè)的若干壓電組件固定結(jié)構(gòu)之間的間隔距離相等。

每個(gè)壓電組件固定結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度等于或略小于通風(fēng)管的長(zhǎng)度。

所述的每個(gè)柔性壓電片的對(duì)稱(chēng)兩側(cè)邊對(duì)應(yīng)連接的兩個(gè)壓電組件固定結(jié)構(gòu)之間的距離小于該對(duì)稱(chēng)兩側(cè)邊之間的柔性壓電片的壓電片長(zhǎng)度，使得柔性壓電片可以在氣流的作用下產(chǎn)生振動(dòng)。