基于压电效应的风能俘获发电装置制造方法及图纸

技术编号:19782138 阅读:34 留言:0更新日期:2018-12-15 12:29
本实用新型专利技术提供一种基于压电效应的风能俘获发电装置,包括至少一个第一扇叶、轴件单元、至少一个第二扇叶、至少一个压电陶瓷片和压电仓;所述第一扇叶,与所述轴件单元连接;所述轴件单元,依次与所述第一扇叶和所述第二扇叶连接,并固定连接于所述压电仓;所述第二扇叶,与所述轴件单元连接;所述压电陶瓷片,与所述压电仓连接。本实用新型专利技术提供的一种基于压电效应的风能俘获发电装置,通过设置扇叶、以及压电陶瓷片,可以实现风能‑机械能‑弹性势能‑电能的转换,为小型风力发电机提供技术支撑,为微风并网发电提供理论基础,能够解决一些偏远地区的小型用电场所电能供给困难以及能源清洁的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于压电效应的风能俘获发电装置
本技术涉及新能源设备领域,更具体地,涉及一种基于压电效应的风能俘获发电装置。
技术介绍
能源不可再生,且伴随环境污染与生态恶化以及能源危机等问题。风能作为可再生能源,储量丰富,通过风能俘获能量装置将其转换,从而为小型用电场所提供电能供给,对现代社会的可持续发展具有重要意义。随着电子技术与储能技术的提高,小型风力发电如风光互补路灯这类典型应用越来越多出现在人们的视野,但其通常沿用大型风力发电机组的参数,往往忽略低风速发电条件而导致系统容量设计不足。压电式发电装置采用压电材料制作,作为新型能量采集设备,具有较高的能量转换效率,结合能量储存与转换电路,在低风速条件下能够达到较好的风力发电效果。压电效应指在压电介质中发生机械能和电能转换的现象,目前常见的压电材料包括单晶体、压电陶瓷、压电高分子聚合物和压电复合材料等,相比较而言,压电陶瓷制造工序简单可以加工成任意形状,而且具备较高的力学性能和稳定的压电性能,振动能量的收集通常采用压电陶瓷材料。在分析压电陶瓷特性时须将力学量与电学量相结合,压电陶瓷既是弹性体也是铁电体,所以同时具备机械效应和电效应,可用压电方程描述其特性:其中表示电场强度E为零或者其他常数时,应力σj对总应变贡献;为应力σj为零或者为其他常数时的介电常数。第一个等式表示应变=应力+电场,第二个等式表示电位移=应力+电场。根据压电方程,当施加一定力至压电陶瓷上,即可产生一定的电能。近年来,压电发电技术的研究取得了较大的进展。现有技术中有研制的压电发电鞋,以0.9Hz的频率步行,能够在两端分别产生1.3mw和8.4mw的平均功率;现有技术中还有的研发了压电式实现导航标识,其压电装置产生的电能可以点亮6个LED灯,在实际测试道路上的可见距离达200m;现有技术中还有用一个自由落体的球去撞击表面粘有压电陶瓷的金属板,并设计了压电发电的等效电路模型,对转化效率进行了研究,得出这种存储方法的最大转换效率为35%,是太阳能电池转化效率的3倍多的结论。这些压电装置在结构与功能上均不适用于空间利用率与复用指数极高小型用电场所。而对于传统的发电装置主要是通过发电机转子的转动,使得发电装置通过电磁感应的方式发电。这些发电装置一般适用于大型的的发电场所,不适用于小型发电场所,并且发电装置庞大且昂贵,部件更换不方便,在发电过程中会产生一定的热能。
技术实现思路
本技术提供一种克服上述问题的一种基于压电效应的风能俘获发电装置。根据本技术的一个方面,提供一种基于压电效应的风能俘获发电装置,包括至少一个第一扇叶、轴件单元、至少一个第二扇叶、至少一个压电陶瓷片和压电仓;所述第一扇叶,与所述轴件单元连接;所述轴件单元,依次与所述第一扇叶和所述第二扇叶连接,并固定连接于所述压电仓;所述第二扇叶,与所述轴件单元连接;所述压电陶瓷片,与所述压电仓连接。本技术提供的一种基于压电效应的风能俘获发电装置,通过设置扇叶、以及压电陶瓷片,可以实现风能-机械能-弹性势能-电能的转换,为小型风力发电机提供技术支撑,为微风并网发电提供理论基础,能够解决一些偏远地区的小型用电场所电能供给困难以及能源清洁的问题。附图说明图1为本技术实施例中的一种基于压电效应的风能俘获发电装置的正面示意图;图2为本技术实施例中的一种基于压电效应的风能俘获发电装置的侧面示意图;图3为本技术实施例中的达理厄风机叶片类型图;其中,1、第一扇叶;2、低速轴;3、提速件;4、高速轴;5、第二扇叶;6、压电陶瓷片;7、压电仓;8、支撑座;9、电箱;10、底座。具体实施方式下面结合附图和实施例,对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术,但不用来限制本技术的范围。随着人类社会对能源需求量的增加,环境污染日益严重和人们保护环境的意识越来越强,寻找,开发并使用新能源是未来发展的必然趋势。传统的供能方式存在着寿命短,经常更换等缺点,不仅造成材料的浪费、成本的增加,甚至带来环境污染。压电陶瓷材料结构简单,加工方便,不会向环境中排放有毒有害的物质,相关限制条件比较少,是一种新型的节能环保材料。图1为本技术实施例中的一种基于压电效应的风能俘获发电装置的正面示意图,图2为本技术实施例中的一种基于压电效应的风能俘获发电装置的侧面示意图,如图1和图2所示,包括至少一个第一扇叶1、轴件单元、至少一个第二扇叶5、至少一个压电陶瓷片6和压电仓7;所述第一扇叶1,与所述轴件单元连接,用于接收并吸收风力,并将风能转化为机械能;所述轴件单元,依次与所述第一扇叶1和所述第二扇叶5连接,并固定连接于所述压电仓7,用于将所述机械能从所述第一扇叶1传递至所述第二扇叶5;所述第二扇叶5,与所述轴件单元连接,用于将所述机械能传递至所述压电陶瓷片6;所述压电陶瓷片6,与所述压电仓7连接,用于接收所述机械能,并基于所述机械能产生振动能量,并将所述振动能量传递至所述压电仓7;所述压电仓7,用于将所述振动能量转换为电能,以完成风能俘获发电。具体地,至少一个第一扇叶1和至少一个第二扇叶5优选设置为3个。当第一扇叶1和第二扇叶5设置为3个时,优选设置为如图1所示的均匀地固定连接在轴件单元上。具体地,压电陶瓷片6均匀固定连接于压电仓7的内壁上,压电仓7优选设置为环形,压电陶瓷片6优选设置为五个及五个以上。需要说明的是,第一扇叶1优选设置为达理厄风机叶片形式,第二扇叶5设置在轴件单元上靠近压电陶瓷片的一侧,第一扇叶1设置在轴件单元上背离压电陶瓷片的外侧。进一步地,轴件单元优选设置在压电仓7的中心,需要说明的是,轴件单元可设置在压电仓7的任意位置,但需保证在轴件单元转动时,至少有一个压电陶瓷片6与第二扇叶5接触。进一步地,本技术实施例中提供的基于压电效应的风能俘获发电装置的工作流程如下所述:基于压电效应的风能俘获发电装置在风能的驱动下第一扇叶1转动,通过轴件单元带动第二扇叶5以一定频率击打均匀分布在压电仓7上的压电陶瓷片6,压电陶瓷片6在第二扇叶5的击打下以一定频率振动产生形变,使得压电仓7产生电能,以完成风能俘获发电。需要说明的是,本技术实施例中的基于压电效应的风能俘获发电装置适用于低风速、微小型用电场所。本技术实施例中的压电材料设置为压电陶瓷片6,其是一种高能量高密度的压电材料。本技术提供的一种基于压电效应的风能俘获发电装置,通过设置扇叶、以及压电陶瓷片6,可以实现风能-机械能-弹性势能-电能的转换,为小型风力发电机提供技术支撑,为微风并网发电提供理论基础,能够解决一些偏远地区的小型用电场所电能供给困难以及能源清洁的问题。基于上述实施例,本实施例也请参考图1和图2,所述轴件单元包括低速轴2、提速件3和高速轴4;所述压电仓7包括第一侧板和第二侧板,所述高速轴4通过轴承与所述第一侧板和所述第二侧板的中部连接,所述提速件3通过螺栓与所述第一侧板中部的螺纹孔固定连接,所述低速轴2与所述提速件3连接;所述低速轴2与所述至少一个第一扇叶1通过键固定连接,用于将所述机械能从所述第一扇叶1传递至所述提速件3;所述提速件3,用于将所述机械能放大;所述高速轴4与所述至少一个第二扇叶5通过键固定连接,用于将放大的机械能传递至所述第二扇本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于压电效应的风能俘获发电装置,其特征在于,包括至少一个第一扇叶、轴件单元、至少一个第二扇叶、至少一个压电陶瓷片和压电仓;所述第一扇叶,与所述轴件单元连接;所述轴件单元,依次与所述第一扇叶和所述第二扇叶连接,并固定连接于所述压电仓;所述第二扇叶,与所述轴件单元连接;所述压电陶瓷片,与所述压电仓连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于压电效应的风能俘获发电装置,其特征在于,包括至少一个第一扇叶、轴件单元、至少一个第二扇叶、至少一个压电陶瓷片和压电仓;所述第一扇叶,与所述轴件单元连接;所述轴件单元,依次与所述第一扇叶和所述第二扇叶连接,并固定连接于所述压电仓;所述第二扇叶,与所述轴件单元连接;所述压电陶瓷片,与所述压电仓连接。2.根据权利要求1所述的发电装置,其特征在于,所述轴件单元包括低速轴、提速件和高速轴;所述压电仓包括第一侧板和第二侧板,所述高速轴通过轴承与所述第一侧板和所述第二侧板的中部连接,所述提速件通过螺栓与所述第一侧板中部的螺纹孔固定连接,所述低速轴与所述提速件连接;所述低速轴与所述至少一个第一扇叶通过键固定连接;所述高速轴与所述至少一个第二扇叶通过键固定连接。3.根据权利要求1所述的发电装置,其特征在于,还包括支撑座和底座;所述压电仓固定连接于所述支撑座;所述支撑座通过...

【专利技术属性】
技术研发人员:王新马一博陈度张圆圆姚则
申请(专利权)人:中国农业大学
类型:新型
国别省市:北京,11

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