一种风向自适应的风能采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种压电风能采集装置，属于风能收集领域，特别涉及采用压电的方式对风能进行采集的装置。包括异形转盘、转轴和基台。第二轴承的内圈与转轴的下部过盈配合，外圈与基台面板中间孔配合固定，第一轴承的内圈与转轴的中部过盈配合，外圈与异形转盘的中心孔的边缘固定，转轴的顶部设有风向标，柔性压电材料的一端与转轴径向固接，风向标与柔性压电材料成90°夹角，垂直于异形转盘的下表面均布三个瓦形叶片。柔性压电材料在风和瓦形叶片的双重作用下，发生大幅度形变，基于压电效应产生电能。本发明专利技术具有结构简单、可靠高效且能自适应风向的优点，可用于为无线传感器供电。

Wind direction adaptive wind energy acquisition device

The invention discloses a piezoelectric wind energy acquisition device, which belongs to the field of wind energy collection, in particular relates to a device for collecting wind energy by means of piezoelectricity. It includes special-shaped turntable, rotating shaft and base platform. Second the inner ring of the bearing is in interference with the lower part of the rotating shaft, and the outer ring is fixed with the middle hole of the base plate. The inner ring of the first bearing is in interference with the middle of the rotating shaft, the edge of the center hole of the outer ring is fixed to the center hole of the special shaped turntable, the top of the rotating shaft is equipped with the wind vane, the end of the flexible piezoelectric material is fixed with the rotating shaft in radial direction and the wind vane. The angle between the flexible piezoelectric material and the flexible piezoelectric material is 90 degrees, and three shingle blades are evenly distributed on the lower surface of the special-shaped turntable. Under the dual action of wind and tile blades, flexible piezoelectric materials undergo large deformation and generate electricity based on piezoelectric effect. The invention has the advantages of simple structure, high reliability, high efficiency and adaptive wind direction, and can be used for power supply of wireless sensors.

【技术实现步骤摘要】
一种风向自适应的风能采集装置
本专利技术属于风能采集领域，特别涉及一种利用压电的方式对风能进行采集的装置。
技术介绍
随着无线传感、微电子技术的发展，先进的传感技术为社会及生活带来了便利，然而无线传感器的供电问题一直是一个挑战，当前利用电池供电的方式存在需要经常更换电池的不足，还会造成相应的环境污染。风能作为一种清洁的、可再生的能源，广泛存在于自然界的每一处，有着巨大的潜在能量。利用风能的压电式能量采集器具有结构简单、体积小、输出能量密度大、易于集成和无电磁干扰等优点，因此基于压电的风能采集器能较好地将风能转换为电能，可解决无线传感网络节点供能的问题。据检索，目前已有相关风能收集装置的技术出现，例如中国专利申请号201010516391.X公开的“一种利用风能的压电能量收集方法及装置”，采用风能驱动叶片，叶片上的永久磁铁产生对悬臂梁上的固定磁铁的斥力，从而使悬臂梁振动，产生电能，该装置机械结构相对复杂，使用磁铁等材料消耗较大，成本较高。又如中国专利申请号201610386604.3公开的“基于柔性聚合物压电材料的风能采集器”，叶片转动带动转盘，转盘转动会周期性地敲打柔性压电聚合物悬臂梁，压电薄膜在敲打和恢复变形的振动中产生电能，该装置的柔性压电材料的形变量达不到最大化，发电效率较低，且装置的适用范围小，仅仅适用于来风方向为叶片正前方的风能采集。鉴于上述状况，有必要研发一种结构简单、可靠高效的新型自适应风向的压电风能采集装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种风向自适应的风能采集装置，它能够有效地实现风能的采集，可用于为无线传感器供电。本专利技术达到其目的是通过以下技术方案来实现的：一种风向自适应的风能采集装置，包括异形转盘、转轴和基台，第二轴承的内圈与转轴的下部过盈配合，外圈与基台面板中心孔配合固定，第一轴承的内圈与转轴的中部过盈配合，外圈与异形转盘的中心孔的边缘过盈配合固定，转轴的顶部设有风向标，柔性压电材料的一端与转轴径向固接，风向标与柔性压电材料成90°夹角，垂直于异形转盘的盘面下表面均布三个瓦形叶片。所述转轴为阶梯轴。所述瓦形叶片的一端与异形转盘的下表面垂直固定，同向均布。所述柔性压电材料可以有多片，从上到下依次与转轴中部径向固接，且置于异形转盘的盘面下方，其长度要使其在异形转盘转动时能与瓦形叶片产生干涉。所述瓦形叶片的一端与异形转盘的下表面垂直固定，同向均布。所述风向标与转轴的上端固接，风向标与柔性压电材料成90°夹角，同时风向标能够自适应风向，带动转轴转动，从而使柔性压电材料有最大的迎风面。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.结构简单新颖、耗材少，装置易于安装与维护且应用场景广泛。该装置结构简单，便于安装与维护，可为高压电网、森林防火、农田等应用场合的传感器供电。2.风向自适应，发电效率高。与柔性压电材料成90°夹角安装的风向标能及时地掌握风向，使柔性压电材料始终保持最大的迎风面积，产生顺风侧偏转弯曲；同时风使异形转盘与瓦形叶片旋转，通过对异形转盘与瓦形叶片的合理设计，瓦形叶片反方向作用于柔性压电材料，使柔性压电材料产生逆风侧偏转弯曲。在风与瓦形叶片的双重作用下，实现了柔性压电材料的形变量最大化。附图说明图1为本专利技术的结构立体图。图2为本专利技术的爆炸视图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。一种风向自适应的风能采集装置，包括异形转盘4、转轴2和基台7。第二轴承8的内圈与转轴2的下部过盈配合，外圈与基台7面板中心孔配合固定，第一轴承3的内圈与转轴2的中部过盈配合，外圈与异形转盘4的中心孔的边缘过盈配合固定，转轴2的顶部设有风向标1，柔性压电材料6的一端与转轴2径向固接，风向标1与柔性压电材料6成90°夹角，垂直于异形转盘4的下表面均布三个瓦形叶片5。柔性压电材料6在风和瓦形叶片5的双重作用下，发生大幅度形变，基于压电效应产生电能。所述转轴2为阶梯轴。所述柔性压电材料6有多片，从上到下依次与转轴2中部径向固接，且置于异形转盘4的盘面下方，其长度要使其在异形转盘4转动时能与瓦形叶片5产生干涉。所述瓦形叶片5的一端与异形转盘4的下表面垂直固定，同向均布。所述风向标1与转轴2的上端固接，风向标1与柔性压电材料6成90°夹角，同时风向标1能够自适应风向，带动转轴2转动，从而使柔性压电材料6有最大的迎风面。本专利技术的工作过程和工作原理：将本装置置于户外有风的场合，首先当风作用于该装置时，风向标1根据风向及时调整方位，带动转轴2转动，使与风向标1成90°夹角安装的柔性压电材料6始终保持最大的迎风面积，在风的作用下，柔性压电材料6有较大的顺风侧偏转弯曲；同时风使异形转盘4与瓦形叶片5转动，在柔性压电材料6一侧，瓦形叶片5作用于柔性压电材料6，使其有逆风方向的偏转弯曲，当叶片5转过压电材料一侧后，柔性压电材料6在风的作用下，再次向顺风侧偏转弯曲，整个过程不断重复。在风与瓦形叶片5的双重作用下，实现了柔性压电材料6的形变量最大化。从而实现了不同来风方向下的基于柔性压电材料的高效风能采集。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风向自适应的风能采集装置，包括异形转盘(4)、转轴(2)和基台(7)，其特征在于：第二轴承(8)的内圈与转轴(2)的下部过盈配合，外圈与基台(7)面板中心孔配合固定，第一轴承(3)的内圈与转轴(2)的中部过盈配合，外圈与异形转盘(4)的中心孔的边缘过盈配合固定，转轴(2)的顶部设有风向标(1)，柔性压电材料(6)的一端与转轴(2)径向固接，风向标(1)与柔性压电材料(6)成90°夹角，垂直于异形转盘(4)的下表面均布三个瓦形叶片(5)。

【技术特征摘要】
1.一种风向自适应的风能采集装置，包括异形转盘(4)、转轴(2)和基台(7)，其特征在于：第二轴承(8)的内圈与转轴(2)的下部过盈配合，外圈与基台(7)面板中心孔配合固定，第一轴承(3)的内圈与转轴(2)的中部过盈配合，外圈与异形转盘(4)的中心孔的边缘过盈配合固定，转轴(2)的顶部设有风向标(1)，柔性压电材料(6)的一端与转轴(2)径向固接，风向标(1)与柔性压电材料(6)成90°夹角，垂直...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祖涛，管奇卉，唐民丰，潘宏烨，漆令飞，朱勉宽，潘亚嘉，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51