CN109687760A - 一种双鼓形电能压电发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双鼓形电能压电发电机，包含壳体、位于壳体内的密封空间、竖直设置在壳体上端且伸入密封空间内的主动轴、设置在主动轴上的叶片、水平设置在密封空间内且通过支架固定的从动轴、连接主动轴和从动轴的锥齿轮、与从动轴平行放置且两侧旋向相反的丝杆、设置在从动轴上用于驱动丝杆往复旋转的往复机构、活动设置在丝杆中部的滑动环、两个分别与丝杆两侧螺纹连接的移动环、多片中部设置在滑动环上且两端置于移动环上的压电片；本发明在风能的作用下，可通过叶片驱动往复机构带动丝杆往复旋转，驱动两个移动环同时靠近或远离，使压电片产生变形，从而激发出电能，并具有结构简单、体积小、启动力矩低、寿命高、便于微型化等优点。
Description
技术领域
本发明涉及新能源领域，特指一种双鼓形电能压电发电机。
背景技术
自然界中存在各种绿色能源，其中风能由于其储量丰富、清洁、安全、分布广，而备受关注；风能转换的形式主要有电磁式、静电式和压电式，其中压电式由于结构简单、体积小、无污染、能量密度大、易于制作、成本低，较易实现集成和微型化，可满足微器件的需求。
目前所开发的风力发电机中，大多采用风车驱动，通过间接激励部件(拨片、凸齿或钢球、磁铁)激发压电振子运动从而发电的；但由于所涉及到的中间部件比较多，不仅存在严重的摩擦损耗，还会产生噪音，需要较大的启动力矩；尤其当发电机的尺寸越小，导致部件的加工和装配越复杂，摩擦损耗所占比重就越大，配件磨损也越严重。当采用磁铁形成无接触式激励时，虽在一定程度上提高了发电效率和适应性，减小了启动力矩，但旋转部件间还是避免不了摩擦损耗和故障隐患，且也不能有效减小发电装置的体积；此外，这类风致压电发电机只存在一个最优激励频率与固有频率匹配，有效工作范围较窄；因此，该类风致压电发电机结构复杂，启动力矩大，风能利用率低，寿命短，带宽窄，且不利用微型化。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种结构简单、体积小、易于制作、启动力矩低、风能利用率高且便于微型化的双鼓形电能压电发电机。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种双鼓形电能压电发电机，包含壳体、位于壳体内的密封空间、竖直设置在壳体上端且下端伸入密封空间内的主动轴、设置在主动轴上端的叶片、设置在主动轴下端的主动锥齿轮、水平设置在密封空间内且通过支架固定的从动轴、设置在从动轴一端且与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮、与从动轴平行放置且两侧旋向相反的丝杆、设置在从动轴另一端用于驱动丝杆往复旋转的往复机构、活动设置在丝杆中部的滑动环、两个分别与丝杆两侧螺纹连接可同时靠近或远离的移动环、多片中部设置在滑动环上且两端置于移动环上的压电片、设置在密封空间内的蓄电池；所述蓄电池的正负极分别通过导线与两个移动环连接；所述主动轴与壳体的连接处、从动轴与支架的连接处以及丝杆的两端与密封空间侧壁均通过轴承连接。
优选的，所述往复机构包括设置在密封空间侧壁上且竖直放置的导轨、截面呈十字形且可沿导轨上下滑动的往复架、水平设置在往复架上的滑槽、固定在从动轴另一端且与从动轴垂直放置的曲柄、设置在曲柄外端且伸入滑槽内可沿滑槽滑动的滑杆、设置在往复架侧面且竖直放置的齿条、固定在丝杆一端且与齿条啮合的齿轮；所述滑槽的长度略大于从动轴至滑杆间距的2倍。
优选的，所述滑杆与滑槽的连接处设置有滚轮。
优选的，所述滑动环和移动环均呈多边形，其边的个数与压电片的个数相同；所述压电片的中间和两端均为平面，并通过螺钉分别固定在滑动环和移动环上。
优选的，所述压电片由基层材料和压电材料组成；所述基层材料为具有较高弹性的金属或PV材料；所述压电材料为PVDF压电薄膜。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明所述的双鼓形电能压电发电机，在风能的作用下，可通过叶片驱动往复机构带动丝杆往复旋转，驱动两个移动环同时靠近或远离，形成类似双鼓形状，使压电片产生变形，从而激发出电能，并且结构紧凑，自适应能力强，有效地降低了启动风速，提高了能量转化效率，利用微型化。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明所述的双鼓形电能压电发电机的结构示意图；
附图2为本发明所述的双鼓形电能压电发电机的局部示意图；
附图3为本发明中往复机构的结构示意图。
其中：1、壳体；2、密封空间；3、丝杆；4、移动环；5、压电片；6、主动锥齿轮；7、叶片；8、主动轴；9、往复机构；91、曲柄；92、往复架；93、导轨；94、齿条；95、齿轮；96、滑槽；97、滑杆；10、支架；11、从动锥齿轮；12、从动轴；13、蓄电池；14、导线；15、滑动环。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
附图1-3为本发明所述的双鼓形电能压电发电机，包含壳体1、位于壳体1内的密封空间2、竖直设置在壳体1上端且下端伸入密封空间2内的主动轴8、设置在主动轴8上端的叶片7、设置在主动轴8下端的主动锥齿轮6、水平设置在密封空间2内且通过支架10固定的从动轴12、设置在从动轴12一端且与主动锥齿轮6啮合的从动锥齿轮11、与从动轴12平行放置且两侧旋向相反的丝杆3、设置在从动轴12另一端用于驱动丝杆3往复旋转的往复机构9、活动设置在丝杆3中部的滑动环15、两个分别与丝杆3两侧螺纹连接可同时靠近或远离的移动环4、多片中部设置在滑动环15上且两端置于移动环4上的压电片5、设置在密封空间2内的蓄电池13；所述蓄电池13的正负极分别通过导线14与两个移动环4连接；所述往复机构9包括设置在密封空间2侧壁上且竖直放置的导轨93、截面呈十字形且可沿导轨93上下滑动的往复架92、水平设置在往复架92上的滑槽96、固定在从动轴12另一端且与从动轴12垂直放置的曲柄91、设置在曲柄91外端且伸入滑槽96内可沿滑槽96滑动的滑杆97、设置在往复架92侧面且竖直放置的齿条94、固定在丝杆3一端且与齿条94啮合的齿轮95；所述滑槽96的长度略大于从动轴12至滑杆97间距的2倍；所述主动轴8与壳体1的连接处、从动轴12与支架10的连接处以及丝杆3的两端与密封空间2侧壁均通过轴承连接；工作时：在风能的作用下，可通过叶片7驱动主动锥齿轮6带动从动锥齿轮11转动，从而驱动曲柄91转动，通过滑杆97在滑槽96内滑动可带动往复架92上下滑动，利用齿条齿轮传动，带动丝杆3往复旋转，从而驱动两个移动环4同时靠近或远离，形成类似双鼓形状，使压电片5产生变形，从而激发出电能，存储到蓄电池13内。
进一步，所述滑杆97与滑槽96的连接处设置有滚轮，减少摩擦，提高使用寿命。
进一步，所述滑动环15和移动环4均呈多边形，其边的个数与压电片5的个数相同；所述压电片5的中间和两端均为平面，便于通过螺钉固定在滑动环15和移动环4上，更加牢靠。
进一步，所述压电片5由基层材料和压电材料组成；所述基层材料为具有较高弹性的金属或PV材料；所述压电材料为PVDF压电薄膜，具有重量轻、失真小、柔性好、稳定性高、机械强度适宜、不易发生断裂疲劳等优点，可有效提高能量的转化效率，并提高使用寿命。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明所述的双鼓形电能压电发电机，在风能的作用下，可通过叶片驱动往复机构带动丝杆往复旋转，驱动两个移动环同时靠近或远离，形成类似双鼓形状，使压电片产生变形，从而激发出电能，并且结构紧凑，自适应能力强，有效地降低了启动风速，提高了能量转化效率，利用微型化。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (5)
1.一种双鼓形电能压电发电机，其特征在于：包含壳体、位于壳体内的密封空间、竖直设置在壳体上端且下端伸入密封空间内的主动轴、设置在主动轴上端的叶片、设置在主动轴下端的主动锥齿轮、水平设置在密封空间内且通过支架固定的从动轴、设置在从动轴一端且与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮、与从动轴平行放置且两侧旋向相反的丝杆、设置在从动轴另一端用于驱动丝杆往复旋转的往复机构、活动设置在丝杆中部的滑动环、两个分别与丝杆两侧螺纹连接可同时靠近或远离的移动环、多片中部设置在滑动环上且两端置于移动环上的压电片、设置在密封空间内的蓄电池；所述蓄电池的正负极分别通过导线与两个移动环连接；所述主动轴与壳体的连接处、从动轴与支架的连接处以及丝杆的两端与密封空间侧壁均通过轴承连接。
2.根据权利要求1所述的双鼓形电能压电发电机，其特征在于：所述往复机构包括设置在密封空间侧壁上且竖直放置的导轨、截面呈十字形且可沿导轨上下滑动的往复架、水平设置在往复架上的滑槽、固定在从动轴另一端且与从动轴垂直放置的曲柄、设置在曲柄外端且伸入滑槽内可沿滑槽滑动的滑杆、设置在往复架侧面且竖直放置的齿条、固定在丝杆一端且与齿条啮合的齿轮；所述滑槽的长度略大于从动轴至滑杆间距的2倍。
3.根据权利要求2所述的双鼓形电能压电发电机，其特征在于：所述滑杆与滑槽的连接处设置有滚轮。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的双鼓形电能压电发电机，其特征在于：所述滑动环和移动环均呈多边形，其边的个数与压电片的个数相同；所述压电片的中间和两端均为平面，并通过螺钉分别固定在滑动环和移动环上。
5.根据权利要求4所述的双鼓形电能压电发电机，其特征在于：所述压电片由基层材料和压电材料组成；所述基层材料为具有较高弹性的金属或PV材料；所述压电材料为PVDF压电薄膜。
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| CN113996393A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-02-01 | 四川瑞驰拓维机械制造有限公司 | 一种具有筛分功能的盘式研磨机 |
| CN114268244A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-01 | 吉林大学 | 一种基于压电效应的自发电遥控器 |
| JP7492046B2 (ja) | 2022-02-22 | 2024-05-28 | 新思考電機有限公司 | 圧電超音波モータ、光学部材駆動装置、カメラ装置、及び電子機器 |
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