利用风能和人畜力作功的压电发电装置制造方法及图纸

利用风能和人畜力作功的压电发电装置，主要包括筒体、主轴、滚轮、压电元件和动力机构、电控系统，主轴通过轴承固定在筒体的中心，筒体内部分为至少一层且每层设有至少一组压电元件和2～8个滚轮，各组压电元件固定于筒体内壁和/或筒体内的环形支撑平面上，所有滚轮均与主轴连接，动力机构与主轴相连，电控系统与各组压电元件电连接，电控系统设置在筒体外壁上或筒体内底部或筒体顶部或独立设置。本实用新型专利技术以利用风能的动力机构和/或利用人畜力的动力机构带动主轴驱动滚轮旋转作功，以多层多个滚轮对多个压电元件实施均匀且高频次的碾挤压，提高发电效率，提高发电能力，利于压电材料发电的实施与利用。

Piezoelectric generating device using wind energy and human animal power for work

A piezoelectric power generating device utilizing wind energy and human and animal power mainly comprises a cylinder, a spindle, a roller, a piezoelectric element, a power mechanism and an electric control system. The spindle is fixed in the center of the cylinder through a bearing, and the cylinder body is partly at least one layer, and each layer is provided with at least one group of piezoelectric elements and 2-8 rollers. Each group of piezoelectric elements is fixed in the cylinder body. On the inner wall of the cylinder and/or on the annular support plane of the cylinder, all the rollers are connected with the main shaft, the power mechanism is connected with the main shaft, the electric control system is connected with a group of piezoelectric elements, and the electric control system is arranged on the outer wall of the cylinder or at the bottom of the cylinder or at the top of the cylinder or independently. The utility model uses the power mechanism of wind energy and/or the power mechanism of human and animal force to drive the spindle to drive the roller to rotate for work, and uses multi-layer and multi-roller to roll and extrude a plurality of piezoelectric elements evenly and at high frequency, thereby improving the power generation efficiency and the power generation capacity, and facilitating the implementation and utilization of piezoelectric power generation.

【技术实现步骤摘要】
利用风能和人畜力作功的压电发电装置
本技术涉及新能源
，具体涉及一种可利用风能和人畜力作功的家用压电发电装置。
技术介绍
现代的生活和生产都离不开电力。但是当前仍以燃煤火电为主，火电是用矿物质能源煤燃烧转化为蒸汽能发电，一则产生大量的温室气体CO2和SO2、CO、NOx及未燃尽碳氢化合物，破坏地球生态环境，二则燃料转化为电力的过程中损失了约三分之二的能量。在清洁能源领域，压电材料作为一种环保能源材料，近年来倍受人们的关注，目前，广大科技工作者利用压电材料进行能量收集并发电的研究也范围广泛名，但至今未见可实际应用于家庭或乡村供电的可行压电发电的技术方案。中国专利CN201510041096.0公开了一种采集风能的压电发电装置，其利用风力吹动风扇带动转轴驱动飞轮和连杆驱动冲击块来回直线运动撞击固定在固定板和固定块之间的悬臂梁压电振子使之产生形变发电，此专利存在以下问题，其一，将旋转动能转化为直线运动撞击动能时，受摩擦等影响，能量损耗较大，效率低；其二，利用悬臂梁压电发电受安装限制，压电振子受力不均，易产生疲劳断裂现象，其三，利用悬臂梁安装撞击发电方式，发电能量密度小，发电效率极低且无法大功率发电，不能满足家庭或乡村用电需求。中国专利201510523531.3提供了一种非同步车辆荷载作用下的道路压电发电系统，包括箱体，箱体内设置有活塞，活塞上安装伸出箱体上表面的活塞杆，活塞杆伸出箱体外表面的端部安装有受力盘；箱体的固定卡槽上安装有压电陶瓷片，多个压电陶瓷片之间并联，每个压电陶瓷片下方的箱体上设置有变形凹槽，活塞和压电陶瓷片之间的箱体内填充有液压油，发电系统通过车轮压动受力盘推动活塞杆并以液压油为压电陶瓷片提供压力；此专利存在以下缺点，一是活塞推动液压油为压电陶瓷片提供压力反应速度慢，发电效率受影响极大；二是压电陶瓷片形变量非常有限，利用液压油用活塞推动液压油推动可能对压电陶瓷片造成损伤或漏油不产生形变无法有效发电；三是密封要求高，故障率高，检修维护麻烦，投入和检修成本居高不下，亦不适宜于解决家庭用电或乡村用电的需求。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，为了克服现有技术不足，提供一种便于利用自然风能和/或人畜力作功，且结构较简单，使用方便、安全耐用并可满足家庭或乡村用电的压电发电装置。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：利用风能和人畜力作功的压电发电装置，主要包括筒体、主轴、滚轮、压电元件和动力机构、电控系统，主轴通过轴承固定在筒体的中心，筒体内部设有至少一层且每层设有至少一组压电元件和2～8个滚轮，N个压电元件构成一组，N≥2，各组压电元件固定于筒体内壁和/或筒体内的环形支撑平面上，所有滚轮均与主轴连接，可随主轴旋转的滚轮碾压筒体内环形支撑平面上的压电元件和/或挤压筒体内壁上的压电元件，用于驱动主轴旋转的动力机构与主轴相连，电控系统与各组压电元件电连接，电控系统设置在筒体外壁上或筒体内底部或筒体顶部或独立设置。进一步，每层的每个滚轮通过对应的滚轮架和同一层的固定轴套连接，固定轴套固定在主轴上；滚轮包括碾压轮和/或挤压轮，可随主轴旋转的碾压轮碾压筒体内环形支撑平面上的压电元件，可随主轴旋转的挤压轮挤压筒体内壁上的压电元件。进一步，所述动力机构包括利用风能的动力机构和/或利用人畜力的动力机构，所述利用风能的动力机构包括风勺和/或风轮和/或叶轮，所述利用人畜力的动力机构包括杠杆机构或摇臂机构或蓄能拉力机构或脚踏机构，利用人畜力的动力机构与主轴以固定式或便拆卸式连接。进一步，所述杠杆机构、摇臂机构、蓄能拉力机构和脚踏机构均为可驱动主轴旋转的成熟技术。进一步，所述压电发电装置还可设有压力调节机构，压力调节机构包括碾压轮调节构件和/或挤压轮调节构件，固定轴套通过碾压轮调节构件与主轴连接，碾压轮调节构件可调节碾压轮对筒体内环形支撑平面上压电元件的压力；挤压轮调节构件设于滚轮架与挤压轮之间，挤压轮调节构件可调节挤压轮对筒体内壁上压电元件的压力。进一步，所述碾压轮调节构件优选为锁紧螺栓，固定轴套通过锁紧螺栓与主轴连接。通过调节锁紧螺栓与主轴的连接位置，可沿主轴轴向调节碾压轮对筒体内环形支撑平面上压电元件的压力大小。进一步，所述挤压轮调节构件的优选方案为包括U形调节片/板和/或弹簧；U形调节片/板设于滚轮架与挤压轮的中心轴连接处，滚轮架与U形调节片/板固连，挤压轮的中心轴通过螺栓锁紧于U形调节片/板的U形槽内。通过调节挤压轮中心轴在U形调节片/板的U形槽内的锁紧位置，可实现挤压轮与压电元件之间的压力大小的调节。弹簧一端固定在滚轮架上，弹簧另一端压紧于挤压轮中心轴端部。在弹簧的作用下，可将挤压轮压紧在筒体内壁的压电元件上，提高挤压轮对筒体内壁上压电元件的压力。进一步，所述电控系统包括公知成熟应用的整流滤波稳压电路，还可包括蓄电设备，整流滤波稳压电路通过母线与蓄电设备相连；所述每组压电元件所发电能经过整流滤波稳压电路后汇流至母线，并通过蓄电设备存储或直接为外部负载供给电能。进一步，每层可同时被滚轮挤压的压电元件并联电连接，并构成一个压电元件组，各压电元件组的输出端分别与不同的二极管串接后再并联至电控系统的母线。在二极管的作用下，防止受压压电元件组所发电能为其他未受力组压电元件供电，产生逆压电效应，增加压电元件间电能损耗，增大滚轮挤压阻力。进一步，所述筒体还包括筒体固定座，可将压电发电装置牢固固定在地面上或建构物上。本技术在有风的时候利用自然风能驱动风勺/风轮/叶轮传动主轴或在无风时以人畜力驱动杠杆机构或摇臂机构或蓄能拉力机构或脚踏机构传动主轴，主轴带动多组多个滚轮旋转，对筒体内环形支撑平面上的多组多个压电元件和/或筒体内壁上的多组多个压电元件实施均匀且高频次的碾挤压，为压电元件提供发电所需压力，并通过电控系统对所发电能进行整流滤波稳压汇流后由储能设备存储或直接供给电能，简单实用。本技术的有益效果：1、本利用风能和人畜力作功的压电发电装置，以利用风能的动力机构和/或利用人畜力的动力机构带动主轴驱动滚轮旋转作功，以多层多个滚轮对多个压电元件实施均匀且高频次的碾挤压，提高发电效率，提高发电能力，利于压电材料发电的实施与利用。2、结构较简单，压电元件受压均匀且可设置分组二极管单向导通，避免出现逆压电效应，可大幅度减少压电元件的内部电能损耗，发电能量密度大，可高效利用风能和人畜力作功并压电发电。3、使用较方便，安全耐用可适应于乡村家用或风力充足地区利用压电元件发电，清洁无污染，满足乡村家庭生活、生产用电，利于压电材料发电的运用和进一步推广。附图说明图1为本技术实施例1的结构示意图；图2为图1的A-A的剖视结构示意图；图3为图1的B-B的剖视结构示意图；图4为本技术实施例2的结构示意图；图5为图4的C-C剖视结构示意图；图6为本技术实施例3的结构示意图；图7为图6的D-D剖视结构示意图；图8为本技术实施例4的结构示意图。图中：1-筒体，101-环形支撑平面，102-筒体固定座，2-主轴，201-轴承，3-滚轮，301-滚轮架，302-固定轴套，31-碾压轮，32-挤压轮，4-压电元件，5-动力机构，501-风轮，502-叶轮，503-杠杆机构，504-摇臂机构，6-电控系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用风能和人畜力作功的压电发电装置，其特征在于，主要包括筒体、主轴、滚轮、压电元件和动力机构、电控系统，主轴通过轴承固定在筒体的中心，筒体内部分为至少一层且每层设有至少一组压电元件和2～8个滚轮，N个压电元件构成一组，N≥2，各组压电元件固定于筒体内壁和/或筒体内的环形支撑平面上，所有滚轮均与主轴连接，可随主轴旋转的滚轮碾压筒体内环形支撑平面上的压电元件和/或挤压筒体内壁上的压电元件，用于驱动主轴旋转的动力机构与主轴相连，电控系统与各组压电元件电连接，电控系统设置在筒体外壁上或筒体内底部或筒体顶部或独立设置。

【技术特征摘要】
1.利用风能和人畜力作功的压电发电装置，其特征在于，主要包括筒体、主轴、滚轮、压电元件和动力机构、电控系统，主轴通过轴承固定在筒体的中心，筒体内部分为至少一层且每层设有至少一组压电元件和2～8个滚轮，N个压电元件构成一组，N≥2，各组压电元件固定于筒体内壁和/或筒体内的环形支撑平面上，所有滚轮均与主轴连接，可随主轴旋转的滚轮碾压筒体内环形支撑平面上的压电元件和/或挤压筒体内壁上的压电元件，用于驱动主轴旋转的动力机构与主轴相连，电控系统与各组压电元件电连接，电控系统设置在筒体外壁上或筒体内底部或筒体顶部或独立设置。2.根据权利要求1所述利用风能和人畜力作功的压电发电装置，其特征在于，每层的每个滚轮通过对应滚轮架和固定轴套连接，固定轴套固定在主轴上；滚轮包括碾压轮和/或挤压轮；可随主轴旋转的碾压轮碾压筒体内环形支撑平面上的压电元件，可随主轴旋转的挤压轮挤压筒体内壁上的压电元件。3.根据权利要求1或2所述利用风能和人畜力作功...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹小林，赵海洋，
申请(专利权)人：长沙紫宸科技开发有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43