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Abstract

本发明提供了一种利用风能驱动压电材料发电的系统，该系统包括风力旋转装置和箱体，箱体中装有变速装置、报警器、若干个表面分布有压电片的弹片、直流稳压器、防反充二极管、蓄电池、控制器和逆变器。该系统利用可再生、清洁无污染的风能带动报警器产生一定声强的声音，通过该声音驱动能量密度大，发电效率高的压电片振动发电，从而提高了能源利用率，节约了能源，保护了大气环境。

Description

利用风能驱动压电材料发电的系统
技术领域
本发明涉及一种发电装置，尤其涉及一种利用风能驱动压电材料发电的系统。
背景技术
压电效应是100多年前居里兄弟研究石英时发现的，其原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差，称之为正压电效应；反之施加电压，则产生机械应力，称为逆压电效应。在现实生活中，压电材料具有机械能与电能之间转换和逆转换的功能。压电材料发电具有持久、清洁、免维护的特点，其具有超高的能量密度，其峰值能量密度可达100-10000Kw/Kg，而传统的电磁感应发电机存在能量密度低、耗能大、能量转化效率低、可靠性不高、难于维护等缺点。
另外，随着非可再生能源的日趋减少，开发利用新能源已成为当今社会发展的必然选择，而目前还没有将自然能与压电材料发电相结合发电以提高能源利用率，节约能源，保护大气环境的技术方案。
发明内容
本发明提供了一种利用风能驱动压电材料发电的系统，其将风能与压电材料发电相结合进行发电，达到了提高能源利用率、节约能源和保护大气环境的目的。
为达到上述目的，本发明实施例提供了一种利用风能驱动压电材料发电的系统，包括风力旋转装置和箱体，箱体中装有变速装置、报警器、若干个表面分布有压电片的弹片、直流稳压器、防反充二极管、蓄电池、控制器和逆变器，所述箱体顶部开有一圆孔，所述风力旋转装置的传动轴穿过所述圆孔与所述变速装置的第一齿轮连接，所述变速装置的传动轴与所述报警器连接，所述弹片固定在所述箱体内且成分散状分布，每个所述弹片上的压电片与其对应的第一导线连接，每个弹片上的第一导线与第二导线连接，所述第二导线与所述防反充二极管连接；
所述防反充二极管，用于将所述弹片上的压电片产生的直流电传输至所述直流稳压器，并防止所述蓄电池反向向所述压电片放电；
所述直流稳压器，用于将所述直流电进行稳压处理，输出稳定的直流电；
所述蓄电池，用于存储所述直流稳压器输出的直流电，并向所述直流稳压器和所述控制器供电；
所述控制器，用于检测流经所述防反充二极管的电流以及所述蓄电池的电量，并根据流经所述防反冲二极管的电流的大小来判断所述弹片的工作状态，当所述蓄电池的电量达到预先设定的阈值且有电流流经所述防反充二极管时，启动所述逆变器；
所述逆变器，用于在所述控制器的控制下将所述蓄电池存储的直流电变换成交流电输出。
本发明的利用风能驱动压电材料发电的系统，所述箱体通过隔板分为上箱体和下箱体，所述变速装置、所述报警器和所述弹片位于所述上箱体内，所述直流稳压器、所述防反充二极管、所述蓄电池、所述控制器和所述逆变器安装于所述下箱体内。
本发明的利用风能驱动压电材料发电的系统，所述变速装置为增速器。
本发明的利用风能驱动压电材料发电的系统，所述上箱体的内壁设有隔音层。
本发明的利用风能驱动压电材料发电的系统，所述风力旋转装置为风力叶片、旋转机、涡扇之一。
本发明的利用风能驱动压电材料发电的系统，所述压电片由压电陶瓷、压电铁电性材料、压电聚合物、压电复合材料之一或其组合制成。
本发明的利用风能驱动压电材料发电的系统，所述压电片采用粘接方式分布在所述弹片上。
本发明的发电系统利用可再生、清洁无污染的风能带动报警器产生一定声强的声音，通过该声音驱动能量密度大，发电效率高的压电材料振动发电，从而提高了能源利用率，节约了能源，保护了大气环境。
附图说明
图1为本发明的利用风能驱动压电材料发电的系统的结构剖视图；
图2为图1的A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的利用风能驱动压电材料发电的系统的具体实施方式进行详细描述：
参考图1和图2，本发明的利用风能驱动压电材料发电的系统，包括风力旋转装置1、变速装置2、报警器31、报警器32和报警器33(本实施例采用的是K-120型警报器，其平均声压级在半径1米处为120±2分贝)，其中，箱体5通过隔板12分为上箱体51和下箱体52两个箱体，变速装置2、报警器31、报警器32、报警器33和弹片4均位于上箱体51内，上箱体51的顶部开有一圆孔，风力旋转装置1的传动轴13穿过该圆孔与变速装置2的第一齿轮24连接；变速装置2安装于上箱体51内顶部，变速装置2的第一传动轴21与报警器31连接，变速装置2的第二传动轴22与报警器32连接，变速装置2的第三传动轴23与报警器33连接。其中，报警器31、报警器32、报警器33通过各自的两个连接件17固定在轴承支撑板16上，而轴承支撑板16又固定在变速装置2的下部。各个弹片如图1和图2所示竖直均匀分散的安装在上箱体51内，每个弹片4的两面均粘贴有若干个压电片41，每个压电片与对应弹片4上的第一导线14连接，每个弹片4上的第一导线14又与第二导线15连接(图1中的第二导线15用单线表示与导线14第一导线之前有电气连接，而并非实际的线路连接图)。
参考图1，上述利用风能驱动压电材料发电的系统，还包括直流稳压器8、防反充二极管7、蓄电池9、控制器10和逆变器11，且均安置于下箱体52内。其中，防反充二极管7，与第二导线15连接，用于将弹片4上的压电片41产生的直流电传输至直流稳压器，并防止蓄电池9反向向压电片41放电；直流稳压器8，用于将直流电进行稳压处理，输出稳定的直流电；蓄电池9，用于存储直流稳压器8输出的直流电，并向直流稳压器8和控制器10供电；控制器10，用于检测流经防反充二极管7的电流以及蓄电池9的电量，并根据流经防反冲二极管7的电流的大小来判断弹片4的工作状态，当蓄电池9的电量达到预先设定的阈值且有电流流经防反充二极管7时，启动逆变器11；逆变器11，用于在控制器10的控制下将蓄电池9存储的直流电变换成交流电输出。
此外，为减小报警器31、报警器32和报警器33发声时对外界造成的噪声干扰，在上箱体51的内壁上设有隔音层6。
本领域技术人员可以理解，本发明的利用风能驱动压电材料发电的系统，其中，弹片的排数，每排中弹片的个数可以根据具体情况进行调整。同样，风力旋转装置可根据实际使用环境进行选择如风力叶片或旋转机或涡扇等；变速装置可以为增速器；压电片可由压电陶瓷、压电铁电性材料、压电聚合物、压电复合材料之一或其组合制成；本发明的利用风能驱动压电材料发电的系统的报警器可以按照如图1所示方案采用三个报警器实施，也采用一个或二个或其他更多个等。
在有风时，风力带动风力旋转装置1旋转将风能转变成动能，该动能通过传动轴13传递给变速装置2，变速装置2将该动能进行速度变换后带动报警器31、报警器32和报警器33产生声强较大的声音，从而带动弹片4上的压电片振动并使其产生机械形变而发电，压电片发出的直流电依次通过第一导线14、第二导线15送至防反充二极管7，防反充二极管7将直流电送至直流稳压器8进行稳压处理，直流稳压器8处理后输出稳定的直流电，蓄电池9将这些稳定的直流电存储，与此同时，控制器10检测流经防反充二极管7的电流以及蓄电池9的电量，当蓄电池9的电量达到预先设定的阈值且有电流流经防反充二极管7时，启动逆变器11，否则，继续检测。逆变器11在控制器10的控制下将蓄电池9存储的直流电变换成交流电输出以供给负载或并入交流电网。
本发明的发电系统利用可再生、清洁无污染的风能带动报警器产生一定声强的声音，通过该声音驱动能量密度大，发电效率高的压电片振动发电，从而提高了能源利用率，节约了能源，保护了大气环境。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种利用风能驱动压电材料发电的系统，其特征在于，包括风力旋转装置(1)和箱体(5)，所述箱体(5)中装有变速装置(2)、报警器(31、32、33)、若干个表面分布有压电片(41)的弹片(4)、直流稳压器(8)、防反充二极管(7)、蓄电池(9)、控制器(10)和逆变器(11)，所述箱体(5)顶部开有一圆孔，所述风力旋转装置(1)的传动轴(13)穿过所述圆孔与所述变速装置(2)的第一齿轮(24)连接，所述变速装置(2)的传动轴(21、22、23)与所述报警器(31、32、33)连接，所述弹片(4)固定在所述箱体(5)内且成分散状分布，每个所述弹片(4)上的压电片(41)与其对应的第一导线(14)连接，每个弹片上的第一导线(14)与第二导线(15)连接，所述第二导线(15)与所述防反充二极管(7)连接；
所述防反充二极管(7)，用于将所述弹片(4)上的压电片(41)产生的直流电传输至所述直流稳压器(8)，并防止所述蓄电池(9)反向向所述压电片(41)放电；
所述直流稳压器(8)，用于将所述直流电进行稳压处理，输出稳定的直流电；
所述蓄电池(9)，用于存储所述直流稳压器(8)输出的直流电，并向所述直流稳压器(8)和所述控制器(10)供电；
所述控制器(10)，用于检测流经所述防反充二极管(7)的电流以及所述蓄电池(9)的电量，并根据流经所述防反冲二极管(7)的电流的大小来判断所述弹片(4)的工作状态，当所述蓄电池(9)的电量达到预先设定的阈值且有电流流经所述防反充二极管(7)时，启动所述逆变器(11)；
所述逆变器(11)，用于在所述控制器(10)的控制下将所述蓄电池(9)存储的直流电变换成交流电输出。
2.根据权利要求1所述的利用风能驱动压电材料发电的系统，其特征在于，所述箱体(5)通过隔板(12)分为上箱体(51)和下箱体(52)，所述变速装置(2)、所述报警器(31、32、33)和所述弹片(4)位于所述上箱体(51)内，所述直流稳压器(8)、所述防反充二极管(7)、所述蓄电池(9)、所述控制器(10)和所述逆变器(11)安装于所述下箱体(52)内。
3.根据权利要求2所述的利用风能驱动压电材料发电的系统，其特征在于，所述变速装置(2)为增速器。
4.根据权利要求3所述的利用风能驱动压电材料发电的系统，其特征在于，所述上箱体(51)的内壁设有隔音层(6)。
5.根据权利要求4所述的利用风能驱动压电材料发电的系统，其特征在于，所述风力旋转装置(1)为风力叶片、旋转机、涡扇之一。
6.根据权利要求1所述的利用风能驱动压电材料发电的系统，其特征在于，所述压电片(41)由压电陶瓷、压电铁电性材料、压电聚合物、压电复合材料之一或其组合制成。
7.根据权利要求1或6所述的利用风能驱动压电材料发电的系统，其特征在于，所述压电片(41)采用粘接方式分布在所述弹片(4)上。
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