CN106870288A - 基于磁致伸缩的旋转压电式微风发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种基于磁致伸缩的旋转压电式微风发电装置，该装置包括轴承、风力驱动机构和磁致伸缩压电机构，风力驱动机构设于轴承外圈的外壁上，带动轴承外圈发生旋转，磁致伸缩压电机构包括永磁体和压电组件，永磁体左右对称设于轴承外圈的外壁上，压电组件设于轴承内圈的内部空腔中心，压电组件的两侧端与轴承内圈内壁的间隙中设有弹性垫片。本发明体积小，发电效率较高，受环境影响轻微，节能环保。

Description

基于磁致伸缩的旋转压电式微风发电装置
技术领域
本发明属于磁力发电的技术领域，尤其涉及一种基于磁致伸缩的旋转压电式微风发电装置。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源，全球蕴量巨大，受到世界各国的重视。风力发电是把风的动能转为电能。现有的风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，从而带动发电机发电。现有的风力发电装置可分为风轮、发电机和铁塔三部分，由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化，使得转速不稳定，所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的增速器，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。这种风电装置体积庞大，而且要求风速要大于每秒4米，否则无法正常运行，这使得大部分微小风能不能使用。
稀土超磁致伸缩材料是一种利用磁场驱动的新型功能材料。作为稀土超磁致伸缩材料的典型代表，Terfenol-D是将稀土元素铽(Tb)、镝(Dy)和金属元素铁(Fe)按一定比例制备而成的一种新型磁致伸缩合金，具有大应变、高精度、输出力大、响应快速及可靠性高等优势。因此，将其与压电材料结合构成微风发电装置，可充分利用微小风能，为风力发电机的推广普及创造了条件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种基于磁致伸缩的旋转压电式微风发电装置，超磁致伸缩材料与压电材料相结合，能够利用轻微的风力进行发电，对风力环境适应能力较强。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：基于磁致伸缩的旋转压电式微风发电装置，其特征在于，包括轴承、风力驱动机构和磁致伸缩压电机构，所述风力驱动机构设于所述轴承外圈的外壁上，带动轴承外圈发生旋转，所述磁致伸缩压电机构包括永磁体和压电组件，所述永磁体左右对称设于轴承外圈的外壁上，所述压电组件设于轴承内圈的内部空腔中心，压电组件的两侧端与轴承内圈内壁的间隙中设有弹性垫片。
按上述方案，所述压电组件包括左超磁致伸缩块、右超磁致伸缩块和压电片，所述压电片设于所述左、右超磁致伸缩块之间，所述弹性垫片设于左、右超磁致伸缩块的外侧端与所述轴承内圈的内壁的间隙中。
按上述方案，所述风力驱动机构包括数个叶片，所述数个叶片对称设于所述
轴承外圈的外壁上。
按上述方案，所述轴承采用非导磁材料制成，所述弹性垫片采用导磁材料制成。
本发明的有益效果是：提供一种基于磁致伸缩的旋转压电式微风发电装置，通过叶片在微风的驱动下，带动永磁体发生旋转产生变化磁场，在变化磁场的影响下超磁致伸缩材料形状发生变化，伸长或缩短，间歇挤压压电片，压电片受压产生电荷，以此循环往复，从而达到持续发电的目的，装置体积小，发电效率较高，受环境影响轻微、能够最大限度利用风能发电，节能环保。
附图说明
图1为本发明一个实施例的正向剖视图。
图2为本发明一个实施例的俯视剖视图。
其中：1、永磁体；2、轴承外圈；3、轴承内圈；4、左超磁致伸缩块；5、右超磁致伸缩块；6、压电片；7、弹性垫片；8、叶片。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明进一步的描述。
如图1-2所示，基于磁致伸缩的旋转压电式微风发电装置，包括轴承、风力驱动机构和磁致伸缩压电机构，风力驱动机构设于轴承外圈2的外壁上，带动轴承外圈发生旋转，磁致伸缩压电机构包括永磁体1和压电组件，永磁体左右对称设于轴承外圈的外壁上，压电组件设于轴承内圈的内部空腔中心，其两侧端与轴承内圈3内壁的间隙中设有弹性垫片7。
压电组件包括左超磁致伸缩块4、右超磁致伸缩块5和压电片6，压电片设于左、右超磁致伸缩块之间，弹性垫片设于左、右超磁致伸缩块的外侧端与轴承内圈的内壁的间隙中，消除间隙，提供预紧及支撑。轴承采用非导磁材料制成，所述弹性垫片采用导磁材料制成。
风力驱动机构包括数个叶片8，数个叶片对称设于轴承外圈的外壁上，叶片在微风的驱动下，带动永磁体绕轴圆周运动产生变化磁场，当永磁体转到与左、右超磁致伸缩块相对应的位置时，超磁致伸缩块发生伸张形变，挤压压电片，产生电压，通过恰当的电路可将电压能加以利用；当永磁体转离与左、右超磁致伸缩块相对应的位置时，超磁致伸缩块产生收缩形变，不再挤压压电片，在变化磁场的影响下左、右超磁致伸缩块形状发生变化，伸长或缩短，间歇挤压压电片，压电片受压产生电荷，以此循环往复，从而达到持续发电的目的。
本发电装置体积小、对风速要求低(每秒0.5米即可工作)，将以前不能利用的微小风能用以发电，对风力环境适应能力较强，适用范围更广。

Claims (4)

1.基于磁致伸缩的旋转压电式微风发电装置，其特征在于，包括轴承、风力驱动机构和磁致伸缩压电机构，所述风力驱动机构设于所述轴承外圈的外壁上，带动轴承外圈发生旋转，所述磁致伸缩压电机构包括永磁体和压电组件，所述永磁体左右对称设于轴承外圈的外壁上，所述压电组件设于轴承内圈的内部空腔中心，压电组件的两侧端与轴承内圈内壁的间隙中设有弹性垫片。
2.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩的旋转压电式微风发电装置，其特征在于，所述压电组件包括左超磁致伸缩块、右超磁致伸缩块和压电片，所述压电片设于所述左、右超磁致伸缩块之间，所述弹性垫片设于左、右超磁致伸缩块的外侧端与所述轴承内圈的内壁的间隙中。
3.根据权利要求2所述的基于磁致伸缩的旋转压电式微风发电装置，其特征在于，所述风力驱动机构包括数个叶片，所述数个叶片对称设于所述轴承外圈的外壁上。
4.根据权利要求3所述的基于磁致伸缩的旋转压电式微风发电装置，其特征在于，所述轴承采用非导磁材料制成，所述弹性垫片采用导磁材料制成。
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