一种电磁-压电混合的低风速捕能发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电磁

【技术实现步骤摘要】
一种电磁
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压电混合的低风速捕能发电系统


[0001]本专利技术涉及了一种捕能发电系统，具体涉及一种电磁
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压电混合的低风速捕能发电系统。

技术介绍

[0002]风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜利用风力发电具有非常广阔的应用前景。目前，风力发电应用和研究重点在于大型风力发电机并网发电，所利用的风能多是高速状态下的风能，简单易于集成的小功率持续供电的小型发电装置较少。设计可将低速风能收集利用转化成电能的微能源供能方案就显得十分有价值。
[0003]按照已有的发现与研究，电磁发电技术理论和应用已经非常成熟。随着压电材料的发展，发现压电材料能够在机械力的作用下形变实现机械能到电能的转换，并且转换的能量密度很高，压电材料本身还具有成本低、结构简单、容易加工形状的优点。压电发电缺点是内阻高，而且产生的电流较小，电磁发电要求工作频率高，单独使用一种发电方式还有很大一部分余能没有被收集，发电效率低。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中存在的问题，为了充分利用低风速条件的风能资源，提高风能捕获效率，本专利技术结合电磁发电和压电发电，设计一种电磁
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压电混合的低风速捕能发电系统，可以有效的捕获低风速风能，并且捕能装置组成的捕能系统可基于涡激振荡效应最大化的捕获风能，提高系统的发电量。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：
[0006]本专利技术低风速捕能发电系统包括固定架、若干柔性绳和若干捕能装置，固定架的顶面安装在外部固定处，固定架的底面沿周向均匀间隔布置有若干柔性绳，每根柔性绳的上端安装在固定架的底面，每根柔性绳的下端连接一个捕能装置。
[0007]捕能装置包括端盖和若干捕能单元，各个捕能单元自上而下依次同轴连接布置，端盖安装在最上层的捕能单元顶面；每根柔性绳的下端连接下方的一个端盖的中心。阵列布置的捕能装置可基于涡激振荡效应最大化的捕获风能，提高捕能发电系统的发电量。
[0008]所述的捕能单元包括自上而下依次同轴连接布置的压电层、磁球层和线圈层，压电层、磁球层和线圈层均包括一个单层外壳，单层外壳为圆筒状，各个单层外壳自上而下依次同轴螺纹连接布置；单层外壳采用非金属材料。
[0009]压电层还包括若干L型固定件、若干压电片和若干磁铁，各个压电片沿周向均匀间隔布置在压电层的单层外壳的内壁面并不相接触，每个压电片的一端通过L型固定件固定在压电层的单层外壳的内壁面，每个压电片的另一端朝向压电层的单层外壳的圆心，每个压电片的另一端的上侧面安装有一个磁铁。
[0010]磁球层还包括磁球，磁球放置在磁球层的单层外壳的内部并不与单层外壳相固
定。
[0011]线圈层还包括若干线圈，各个线圈沿周向均匀间隔布置在线圈层的单层外壳的内底面，各个线圈不相接触并不与线圈层的单层外壳的内壁面相接触。
[0012]所述的压电层的各个压电片平行于单层外壳的底面；压电层的压电片的数量、L型固定件的数量和磁铁的数量相等。
[0013]所述的压电片采用压电陶瓷PZT材料。
[0014]所述的压电层中相邻的两个磁铁相互靠近的一侧的磁极相同，磁性相斥容易起振。
[0015]所述的线圈层的各个线圈的轴线方向垂直于单层外壳的底面。
[0016]所述的捕能发电系统在自然微风作用下，各个捕能装置在柔性绳的牵引下随风摆动，带动各个捕能单元带动各个磁球在线圈层的单层外壳内滚动，使得磁球周围的磁场发生变化，使得压电层内的各个磁铁产生自振，带动各个压电片振动，压电片基于压电效应将振动的机械能转换为电能；同时，磁场的变化使得线圈层内的各个线圈的磁通量发生变化，线圈基于电磁感应将风能转换为电能。各个压电片电连接外部的整流优化电路，再通过整流优化电路电连接外部的储能装置或者外部电路；各个线圈电连接外部的储能装置或者外部电路，实现电能的传输发电。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018]本专利技术结构简单可靠，结合电磁发电和压电发电的优点，能够在低风速条件下实现微风能量的捕获和利用，并基于涡机振荡效应最大化的利用风能；本专利技术可根据实际情况进行阵列组合，具有良好的环境适应能力，可为环境复杂的地域提供一种较好的低风速风能捕获装置。
附图说明
[0019]图1是本专利技术捕能系统的整体示意图；
[0020]图2是本专利技术捕能装置的示意图；
[0021]图3是本专利技术捕能单元中压电层示意图；
[0022]图4是本专利技术捕能单元中磁球层示意图；
[0023]图5是本专利技术捕能单元中线圈层示意图；
[0024]图中：1、固定架，2、柔性绳，3、捕能装置，4、端盖，5、压电层，6、磁球层，7、线圈层，8、单层外壳，51、L型固定件，52、压电片，53、磁铁，61、磁球，71、线圈。
具体实施方式
[0025]下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0026]如图1所示，本专利技术低风速捕能发电系统包括固定架1、若干柔性绳2和若干捕能装置3，固定架1的顶面安装在外部固定处，固定架1的底面沿周向均匀间隔布置有若干柔性绳2，每根柔性绳2的上端安装在固定架1的底面，每根柔性绳2的下端连接一个捕能装置3。
[0027]如图2所示，捕能装置3包括端盖4和若干捕能单元，各个捕能单元自上而下依次同轴连接布置，端盖4安装在最上层的捕能单元顶面；每根柔性绳2的下端连接下方的一个端盖4的中心。捕能装置3为3
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5个；捕能装置3可基于涡激振荡效应最大化的捕获风能，提高捕
能发电系统的发电量。捕能单元包括自上而下依次同轴连接布置的压电层5、磁球层6和线圈层7，压电层5、磁球层6和线圈层7均包括一个单层外壳8，单层外壳8为圆筒状，各个单层外壳8自上而下依次同轴螺纹连接布置。单层外壳8采用非金属材料。
[0028]如图3所示，压电层5还包括若干L型固定件51、若干压电片52和若干磁铁53，各个压电片52沿周向均匀间隔布置在压电层5的单层外壳8的内壁面并不相接触，每个压电片52的一端通过L型固定件51固定在压电层5的单层外壳8的内壁面，每个压电片52的另一端朝向压电层5的单层外壳8的圆心，每个压电片52的另一端的上侧面安装有一个磁铁53。压电层5的各个压电片52平行于单层外壳8的底面；压电层5的压电片52的数量、L型固定件51的数量和磁铁53的数量相等。压电片52采用压电陶瓷PZT材料。压电层5中相邻的两个磁铁53相互靠近的一侧的磁极相同，磁性相斥容易起振。
[0029]如图4所示，磁球层6还包括磁球61，磁球61放置在磁球层6的单层外壳8的内部并不与单层外壳8相固定。
[0030]如图5所示，线圈层7还包括若干线圈71，各个线圈71沿周向均匀间隔布置在线圈层7的单层外壳8的内底面，各个线圈71不相接触并不与线圈层7的单层外壳8的内壁面相接触。线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁
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压电混合的低风速捕能发电系统，其特征在于：包括固定架(1)、若干柔性绳(2)和若干捕能装置(3)，固定架(1)的顶面安装在外部固定处，固定架(1)的底面沿周向均匀间隔布置有若干柔性绳(2)，每根柔性绳(2)的上端安装在固定架(1)的底面，每根柔性绳(2)的下端连接一个捕能装置(3)；捕能装置(3)包括端盖(4)和若干捕能单元，各个捕能单元自上而下依次同轴连接布置，端盖(4)安装在最上层的捕能单元顶面；每根柔性绳(2)的下端连接下方的一个端盖(4)的中心。2.根据权利要求1所述的一种电磁
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压电混合的低风速捕能发电系统，其特征在于：所述的捕能单元包括自上而下依次同轴连接布置的压电层(5)、磁球层(6)和线圈层(7)，压电层(5)、磁球层(6)和线圈层(7)均包括一个单层外壳(8)，单层外壳(8)为圆筒状，各个单层外壳(8)自上而下依次同轴螺纹连接布置；压电层(5)还包括若干L型固定件(51)、若干压电片(52)和若干磁铁(53)，各个压电片(52)沿周向均匀间隔布置在压电层(5)的单层外壳(8)的内壁面并不相接触，每个压电片(52)的一端通过L型固定件(51)固定在压电层(5)的单层外壳(8)的内壁面，每个压电片(52)的另一端朝向压电层(5)的单层外壳(8)的圆心，每个压电片(52)的另一端的上侧面安装有一个磁铁(53)；磁球层(6)还包括磁球(61)，磁球(61)放置在磁球层(6)的单层外壳(8)的内部并不与单层外壳(8)相固定；线圈层(7)还包括若干线圈(71)，各个线圈(71)沿周向均匀间隔布置在线圈层(7)的单层外壳(8)的内底面，各个线圈(71)不相接触并不与线圈层(7)的单层外壳(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大海，徐海洋，冯博，钱鹏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：