CN109495018A - 压电条单元压电发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压电条单元压电发电机，其包括定子和转子；通过设置定子内环面的第一磁体与转子外环面的第二磁体的相对磁面为相同磁性，使当转子外环面上的第二磁体正对定子内环面上的第一磁体时，第一磁体与第二磁体之间产生相互排斥的磁力，第一磁体在互斥磁力下径向向外抵压压电条，使压电条产生压缩变形，产生电流；当第二磁体与第一磁体错开时，第一磁体与第二磁体之间的磁力消失，从而设置在第一磁体径向外侧的压电条形变至初始状态，再次发生恢复形变，产生电流，周而复始，进而可以安全可靠的将风能、波浪能、潮汐/潮流能等新能源高效转换为电能。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电机，具体涉及一种压电条单元压电发电机。
背景技术
资源与环境的压力给电力系统带来了新的挑战，利用新能源逐步取代传统能源进行发电将是今后电力工业发展的趋势，可见新能源发电具有良好的发展前景和实用价值。我国可再生能源资源丰富，特别是风能和海洋波浪能、潮汐/潮流能，通过近年来的发展，新能源发电已经取得了一定的进展，已经形成了一定规模、体系相对完善的新能源产业，中国新能源发电虽然刚刚起步，但是却有着广阔的发展前景。只是目前用于风力发电和海洋波浪、潮汐/潮流能发电的发电机都是传统的电磁发电机，这种发电机的能量转换密度远远小于压电发电机，如果能用压电发电机替代传统的电磁发电机用于新能源发电，那么发电成本肯定会大大降低，从而促进风能、海洋能等新能源发电的更好商业化。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种压电条单元压电发电机，解决现有电磁发电机能量转换密度小、发电成本较高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种压电条单元压电发电机，其包括
底座，所述底座上设有弧形固定槽；
弧度匹配固定设置在底座固定槽中的定子，所述定子的内环面上周向均匀分布有多根沿定子轴向延伸设置的压电条，每一根所述压电条上均固定设置有一沿压电条本体长度延伸设置的第一磁体；
同轴固定设置在定子两端的端盖，所述端盖的外缘与所述定子的外缘固定连接设置，所述端盖的轴心设有轴承安装通孔；
两端通过轴承活动套装在两侧端盖的轴承安装通孔中的旋转轴；
通过所述旋转轴同轴设置在所述定子中、且本体轴向长度小于两侧端盖之间轴向距离的转子，所述转子与所述定子内环面相对设置的外环面上周向均匀分布有多根沿转子轴向延伸设置的第二磁体，所述第二磁体与第一磁体的相对磁面为相同磁性。
优选的，所述定子包括一环形壳体，所述压电条周向均匀分布在所述壳体的内环面上，所述壳体的轴向两端分别周向均匀分布有多个定子固定部，所述定子固定部轴向突出于所述壳体两端口，并径向向外弯折延伸出固定檐。
优选的，所述壳体的轴向两端端口设有壳体轴向限位部，所述壳体轴向限位部与定子固定部周向间隔设置。
优选的，所述第一磁体的两端对称设有第一径向限位槽，所述壳体的两端对称设有第一限位环，所述第一限位环包括轴向向壳体端口内侧延伸设置的第一径向限位部和径向向外延伸设置的第一轴向限位部，所述第一径向限位部与所述第一磁体两端的第一径向限位槽配合设置，所述第一轴向限位部与所述壳体轴向限位部抵接固定设置。
优选的，所述壳体一端内环口向内凹陷设有一配电槽，所述第一磁体与配电槽相对的一端跟压电条对齐设置，另一端与配电槽对齐设置，所述压电条对应配电槽的一端突出第一磁体、并与壳体的端口平齐设置。
优选的，对应配电槽一端的设置的第一限位环的第一径向限位部伸入壳体内、与所述第一磁体该端的第一径向限位槽配合设置，所述第一轴向限位部与所述壳体轴向限位部抵接固定设置，且该第一轴向限位部上还设有多个穿线孔。
优选的，所述旋转轴包括轮毂轴部和同轴设置在轮毂轴部两端的轴承轴部，所述轮毂轴部的轴向本体长度与转子的轴向本体长度一致，所述轴承轴部与轮毂轴部之间的轴向间距跟转子与端盖之间的轴向间距一致。
优选的，所述转子轴心设有与所述轮毂轴部配合设置的套装通孔，且所述转子轴心的套装通孔内凹陷设有一轴心键槽，所述轮毂轴部亦配合凹陷设有轮毂键槽，所述轴心键槽和轮毂键槽通过一卡键卡接限位固定。
优选的，所述转子的外环面上周向均匀分布有沿转子轴向延伸设置的磁条安装凹槽，所述第二磁体嵌设在所述磁条安装凹槽中，且第二磁体径向向外曝露设置的外表面与所述转子的外环面平滑设置。
优选的，所述第二磁体的两端对称设有第二径向限位槽，所述转子的轴向两端对称设有第二限位环，所述第二限位环包括轴向向转子外侧延伸设置的第二径向限位部和径向向内延伸设置的第二轴向限位部，所述第二径向限位部与所述第二磁体两端的第二径向限位槽配合设置，所述第二轴向限位部与所述转子两端端口抵接固定设置。
本发明所述压电条单元压电发电机，其通过设置定子内环面的第一磁体与转子外环面的第二磁体的相对磁面为相同磁性，使当转子外环面上的第二磁体正对定子内环面上的第一磁体时，第一磁体与第二磁体之间产生相互排斥的磁力，第一磁体在互斥磁力下径向向外抵压压电条，使压电条产生压缩变形，产生电流；当第二磁体与第一磁体错开时，第一磁体与第二磁体之间的磁力消失，从而设置在第一磁体径向外侧的压电条形变至初始状态，再次发生恢复形变，产生电流，周而复始，进而可以安全可靠的将风能、波浪能、潮汐/潮流能等新能源高效转换为电能。
附图说明
图1是本发明所述压电条单元压电发电机的整体结构示意图；
图2是本发明所述压电条单元压电发电机中底座的结构示意图；
图3是本发明所述压电条单元压电发电机中定子的结构示意图；
图4是本发明所述压电条单元压电发电机中第一磁体的结构示意图；
图5是本发明所述压电条单元压电发电机中左第一限位环的结构示意图，其中，图5(a)为左第一限位环的正面结构示意图，图5(b)为左第一限位环的反面结构示意图；
图6是本发明所述压电条单元压电发电机中右第一限位环的结构示意图，其中，图6(a)为左第一限位环的正面结构示意图，图6(b)为左第一限位环的反面结构示意图，图6(c)为左第一限位环的部分放大结构示意图；
图7是本发明所述压电条单元压电发电机中端盖的结构示意图；
图8是本发明所述压电条单元压电发电机中旋转轴的结构示意图；
图9是本发明所述压电条单元压电发电机中转子的结构示意图；
图10是本发明所述压电条单元压电发电机中第二磁体的结构示意图；
图11是本发明所述压电条单元压电发电机中第二限位环的结构示意图，其中，图11(a)为第二限位环的结构示意图，图11(b)为第二限位环的部分放大结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的实施例提供一种压电条单元压电发电机，其包括
底座1，所述底座1上设有弧形固定槽11；
弧度匹配固定设置在底座1固定槽中的定子2，所述定子2的内环面上周向均匀分布有多根沿定子2轴向延伸设置的压电条22，每一根所述压电条22上均固定设置有一沿压电条22本体长度延伸设置的第一磁体23；
同轴固定设置在定子2两端的端盖3，所述端盖3的外缘与所述定子2的外缘固定连接设置，所述端盖3的轴心设有轴承安装通孔32；
两端通过轴承活动套装在两侧端盖3的轴承安装通孔32中的旋转轴4；
通过所述旋转轴4同轴设置在所述定子2中、且本体轴向长度小于两侧端盖3之间轴向距离的转子5，所述转子5与所述定子2内环面相对设置的外环面52上周向均匀分布有多根沿转子5轴向延伸设置的第二磁体53，所述第二磁体53与第一磁体23的相对磁面为相同磁性。
通过设置定子2内环面的第一磁体23与转子5外环面52的第二磁体53的相对磁面为相同磁性，使当转子5外环面52上的第二磁体53正对定子2内环面上的第一磁体23时，第一磁体23与第二磁体53之间产生相互排斥的磁力，第一磁体23在互斥磁力下径向向外抵压压电条22，使压电条22产生压缩变形，产生电流；当第二磁体53与第一磁体23错开时，第一磁体23与第二磁体53之间的磁力消失，从而设置在第一磁体23径向外侧的压电条22形变至初始状态，再次发生恢复形变，产生电流，周而复始，进而可以安全可靠的将风能、波浪能、潮汐/潮流能等新能源高效转换为电能。
实施例1：
为了解决现有电磁发电机能量转换密度小、发电成本较高的技术问题。本发明的实施例1提供一种压电条单元压电发电机，如图1至图11所示，其包括底座1、定子2、端盖3、旋转轴4以及转子5。
如图2所示，所述底座1上设有弧形固定槽11，所述定子2弧度匹配固定设置在底座1固定槽中，
如图3所示，所述定子2包括一环形壳体21，所述壳体21的内环面上周向均匀分布有多根沿定子2轴向延伸设置的压电条22，每一根所述压电条22上均固定设置有一沿压电条22本体长度延伸设置的第一磁体23，所述压电条22的左端与壳体21的左端口平齐设置、右端与壳体21的右端口平齐设置，所述第一磁体23与左端跟压电条22的左端对齐设置，右端比压电条22的右端稍短；同时，所述壳体21右端内环口向内凹陷设有一配电槽211，因此，所述压电条22右端的上下正负极表面均预留有配电位置，方便压电条22正负极导线的布线设置。
所述壳体21的轴向两端分别周向均匀分布有多个定子固定部212，所述定子固定部212轴向突出于所述壳体21两端口，并径向向外弯折延伸出固定檐，所述定子固定部212上设有多个螺孔，所述定子2通过螺栓穿过固定檐上开设的螺孔固定设置在底座1上。
所述壳体21的轴向两端端口设有壳体轴向限位部213，所述壳体轴向限位部213与定子固定部212周向间隔设置；如图4所示，所述第一磁体23的两端对称设有第一径向限位槽231，所述壳体21的两端对称设有左、右第一限位环24、25，如图5和图6所示，左、右第一限位环24、25均包括轴向向壳体21端口内侧延伸设置的第一径向限位部和径向向外延伸设置的第一轴向限位部，其中，如图5所示，左第一限位环24的第一径向限位部241与所述第一磁体23左端的第一径向限位槽231配合设置，对第一磁体23的左端进行径向限位，左第一限位环24的第一轴向限位部242与左端壳体轴向限位部213相抵接，并通过螺栓固定设置在左端壳体轴向限位部213上，对第一磁体23的左端进行轴向限位；如图6所示，右第一限位环25的第一径向限位部251伸入壳体21内、并与所述第一磁体23右端的第一径向限位槽231配合设置，对第一磁体23的右端进行径向限位，右第一限位环25的第一轴向限位部252与右端壳体轴向限位部213相抵接，并通过螺栓固定设置在右端壳体轴向限位部213上，对第一磁体23的右端进行轴向限位；同时，如图6所示，该第一轴向限位部上还设有多个穿线孔253，方便将压电条22正负极导线引出。
如图7所示，所述端盖3同轴固定设置在定子2两端，其外缘相对所述定子固定部212设有与之对应的端盖固定部31，所述端盖固定部31上开设有与所述定子固定部212对应设置的螺孔，所述端盖3通过螺栓同时穿过其本体设置的螺孔以及定子固定部212上的螺孔与所述定子固定部212一起同轴固定在所述底座1上。
所述端盖3的轴心设有轴承安装通孔32，左右端盖3轴承安装孔的相对外侧端口径向向内延伸有端盖轴向限位部321，所述旋转轴4两端通过轴承活动套装在两侧端盖3的轴承安装通孔32中，所述端盖轴向限位部321对旋转轴4两端进行轴向限位。
如图8所示，所述旋转轴4包括轮毂轴部41和同轴设置在轮毂轴部41两端的轴承轴部42，所述转子5固定套装在所述轮毂轴部41上，所述轮毂轴部41的轴向本体长度与转子5的轴向本体长度一致，同时，为实现对转子5的轴向限位，所述轮毂轴部41两端均设有轴部限位槽411，所述轴部限位槽411中套设有限位盘43和限位卡圈44，所述限位卡圈44设置在所述限位盘43的相对轴向外侧，所述限位盘43的直径大于转子5轴心的套装通孔51的直径。所述轴承轴部42通过轴承套装在两侧端盖3的轴承安装通孔32中，所述轴承轴部42与轮毂轴部41之间的轴向间距跟转子5与端盖3之间的轴向间距一致，所述轴承轴部42两端亦设有轴部限位槽411，所述轴部限位槽411内套装有限位卡圈44，对轴承轴部42进行轴向限位。所述旋转轴4的两端还包括对称设置的飞轮轴部45和配重轴部46，所述飞轮轴部45和配重轴部46分别设置在所述轴承轴部42的相对轴向外侧，所述飞轮轴部45上设有与发动机装置飞轮配合设置的飞轮键槽451，并通过一卡键47与发动机装置飞轮卡接限位固定，进行动力传递，所述配重轴部46上设有与配重块配合设置的配重键槽461(图中未显示)，并通过一卡键47与配重块卡接限位固定，且所述飞轮键槽451与配重键槽461沿旋转轴4圆形横切面的中心轴对称设置。
如图9所示，所述转子5通过所述旋转轴4同轴设置在所述定子2中，且其本体轴向长度小于两侧端盖3之间轴向距离，所述转子5轴心设有与所述轮毂轴部41配合设置的套装通孔51，所述套装通孔51内凹陷设有一轴心键槽511，所述轮毂轴部41亦配合凹陷设有轮毂键槽412，所述轴心键槽511和轮毂键槽412通过一卡键47卡接限位固定。
所述转子5与所述定子2内环面相对设置的外环面52上周向均匀分布有多条沿转子5轴向延伸设置的磁条安装凹槽521，每一条所述磁条安装凹槽521中分别嵌设有一根第二磁体53，第二磁体53径向向外曝露设置的外表面与所述转子5的外环面52平滑设置。
如图10所示，所述第二磁体53的两端对称设有第二径向限位槽531，所述转子5的轴向两端对称设有第二限位环54，如图11所示，所述第二限位环54包括轴向向转子5外侧延伸设置的第二径向限位部541和径向向内延伸设置的第二轴向限位部542，所述第二径向限位部541与所述第二磁体53两端的第二径向限位槽531配合设置，所述第二轴向限位部542上周向设有螺孔，通过螺栓与所述转子5两端端口抵接固定设置。
所述第二磁体53与第一磁体23的相对磁面为相同磁性，因此，在使用压电条单元压电发电机发电时，转动旋转轴4，当转子5外环面52上的第二磁体53正对定子2内环面上的第一磁体23时，由于第二磁体53与第一磁体23的相对磁面为相同磁性，第一磁体23与第二磁体53之间产生相互排斥的磁力，第一磁体23在互斥磁力下径向向外抵压压电条22，使压电条22产生压缩变形，产生电流；当第二磁体53与第一磁体23错开时，第一磁体23与第二磁体53之间的磁力消失，从而设置在第一磁体23径向外侧的压电条22形变至初始状态，再次发生恢复形变，产生电流，周而复始，进而可以安全可靠的将风能、波浪能、潮汐/潮流能等新能源高效转换为电能。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种压电条单元压电发电机，其特征在于，包括
底座，所述底座上设有弧形固定槽；
弧度匹配固定设置在底座固定槽中的定子，所述定子的内环面上周向均匀分布有多根沿定子轴向延伸设置的压电条，每一根所述压电条上均固定设置有一沿压电条本体长度延伸设置的第一磁体；
同轴固定设置在定子两端的端盖，所述端盖的外缘与所述定子的外缘固定连接设置，所述端盖的轴心设有轴承安装通孔；
两端通过轴承活动套装在两侧端盖的轴承安装通孔中的旋转轴；
通过所述旋转轴同轴设置在所述定子中、且本体轴向长度小于两侧端盖之间轴向距离的转子，所述转子与所述定子内环面相对设置的外环面上周向均匀分布有多根沿转子轴向延伸设置的第二磁体，所述第二磁体与第一磁体的相对磁面为相同磁性。
2.根据权利要求1所述压电条单元压电发电机，其特征在于，所述定子包括一环形壳体，所述压电条周向均匀分布在所述壳体的内环面上，所述壳体的轴向两端分别周向均匀分布有多个定子固定部，所述定子固定部轴向突出于所述壳体两端口，并径向向外弯折延伸出固定檐。
3.根据权利要求2所述压电条单元压电发电机，其特征在于，所述壳体的轴向两端端口设有壳体轴向限位部，所述壳体轴向限位部与定子固定部周向间隔设置。
4.根据权利要求3所述压电条单元压电发电机，其特征在于，所述第一磁体的两端对称设有第一径向限位槽，所述壳体的两端对称设有第一限位环，所述第一限位环包括轴向向壳体端口内侧延伸设置的第一径向限位部和径向向外延伸设置的第一轴向限位部，所述第一径向限位部与所述第一磁体两端的第一径向限位槽配合设置，所述第一轴向限位部与所述壳体轴向限位部抵接固定设置。
5.根据权利要求1所述压电条单元压电发电机，其特征在于，所述壳体一端内环口向内凹陷设有一配电槽，所述第一磁体与配电槽相对的一端跟压电条对齐设置，另一端与配电槽对齐设置，所述压电条对应配电槽的一端突出第一磁体、且与壳体的端口平齐设置。
6.根据权利要求5所述压电条单元压电发电机，其特征在于，对应配电槽一端的设置的第一限位环的第一径向限位部伸入壳体内、与所述第一磁体该端的第一径向限位槽配合设置，所述第一轴向限位部与所述壳体轴向限位部抵接固定设置，且该第一轴向限位部上还设有多个穿线孔。
7.根据权利要求1所述压电条单元压电发电机，其特征在于，所述旋转轴包括轮毂轴部和同轴设置在轮毂轴部两端的轴承轴部，所述轮毂轴部的轴向本体长度与转子的轴向本体长度一致，所述轴承轴部与轮毂轴部之间的轴向间距跟转子与端盖之间的轴向间距一致。
8.根据权利要求7所述压电条单元压电发电机，其特征在于，所述转子轴心设有与所述轮毂轴部配合设置的套装通孔，且所述转子轴心的套装通孔内凹陷设有一轴心键槽，所述轮毂轴部亦配合凹陷设有轮毂键槽，所述轴心键槽和轮毂键槽通过一卡键卡接限位固定。
9.根据权利要求1所述压电条单元压电发电机，其特征在于，所述转子的外环面上周向均匀分布有沿转子轴向延伸设置的磁条安装凹槽，所述第二磁体嵌设在所述磁条安装凹槽中，且第二磁体径向向外曝露设置的外表面与所述转子的外环面平滑设置。
10.根据权利要求1所述压电条单元压电发电机，其特征在于，所述第二磁体的两端对称设有第二径向限位槽，所述转子的轴向两端对称设有第二限位环，所述第二限位环包括轴向向转子外侧延伸设置的第二径向限位部和径向向内延伸设置的第二轴向限位部，所述第二径向限位部与所述第二磁体两端的第二径向限位槽配合设置，所述第二轴向限位部与所述转子两端端口抵接固定设置。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112311276A (zh) * | 2020-11-15 | 2021-02-02 | 浙江师范大学 | 一种自激励式压电发电机 |
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2018
- 2018-12-25 CN CN201811588698.8A patent/CN109495018A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112311276A (zh) * | 2020-11-15 | 2021-02-02 | 浙江师范大学 | 一种自激励式压电发电机 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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