CN110034704A - 一种风力阵列式磁力非线性压电发电装置 - Google Patents

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宋汝君
侯成伟
杨小辉
李春晖
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    • H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • H02N2/186—Vibration harvesters

Abstract

本发明公布了一种风力阵列式磁力非线性压电发电装置，涉及电磁驱动和新能源利用领域，具有结构简单、成本低廉、宽共振频带等优点。本发明由发电机机壳、L型支撑梁、直线型支撑梁、陶瓷压电片、磁铁、驱动轴、轴承、扇叶和基座组成。所述的陶瓷压电片、L型支撑梁和磁铁构成了L型压电振子；所述的L型压电振子与基座构成了发电机的定子部分；所述的直线型支撑梁、陶瓷压电片和磁铁构成了直线型压电振子；所述直线型压电振子、驱动轴和叶片构成了发电机的转子部分；动力通过叶片输入到转子，转子受到来自叶片的动力驱动在定子中旋转，同时L型压电振子和直线型压电振子产生非线性振动。本发明用于满足低能耗电子产品的能量需求。

Description

一种风力阵列式磁力非线性压电发电装置
技术领域
本发明属于压电发电领域，具体涉及一种风力阵列式磁力非线性压电发电装置。
背景技术
随着机电产业的快速发展，微机电系统（MEMS）、低功耗嵌入式技术等无线传感器技术越来越趋向于集成化、智能化、微型化。因此，对其供能产业也提出了更高的需求，但是由于传统供能产业一直停滞不前，电池供电的缺点也慢慢显现出来（容量小、寿命短、容易受环境限制、回收困难、易造成重金属污染），严重限制了无线传感技术的发展。利用清洁能源为低能耗电子设备供电成为了一个重要的研究方向。
利用自然界存在的能量（风能、太阳能、潮汐能、振动能等）转化成电能为设备进行供电，是一种比较理想的俘能方法。然后再结合一些智能材料（PZT、MFC等）可以设计出能量转化效率较高的俘能器。其中，压电陶瓷由于其较高的机电耦合系数，可达到较高的能量转化效率，从而被广泛的应用在振动能量收集中。目前，非线性响应与压电发电能力之间的关系也是压电发电热门的研究方向。非线性响应可以很好地拓宽共振频率，并且与工程问题联系更为紧密。对此，我们提出了一种新型的非线性压电俘能器。阵列式L梁非线性磁力压电俘能器利用周期性的磁力作用，迫使陶瓷压电片发生振动，产生形变，最终实现风能到电能的转化。
发明内容
为了解决低能耗电子设备供能不方便、不长久、共振频带小等问题，本发明提出了一种风力阵列式磁力非线性压电发电装置。
一种风力阵列式磁力非线性压电发电装置，包括发电机底座（1）、驱动轴（2）、叶片（3）、L型压电振子（4）、基座（5）、发电机机壳（6）、一对轴承（7、8）、L型支撑梁（9）、磁铁（10）、正六边形固定板（11）、直线型压电振子（12）、陶瓷压电片（13）、定子（14）、转子（15）、直线型支撑梁（16）；所述驱动轴（2）通过键分别与叶片（3）和正六边形固定板（11）连接，并且正六边形固定板（11）的六个侧面都固定有直线型压电振子（12）；所述六个直线型压电振子（12）是由陶瓷压电片（13）、直线型支撑梁（16）和磁铁（10）粘贴构成的，磁铁粘贴在支撑梁的自由端，陶瓷压电片（13）对称地粘贴在支撑梁的上下两面；所述转子（15）是由直线型压电振子（12）、驱动轴（2）和叶片（3）构成；所述基座（5）上内嵌着八个L型压电振子（4）；所述八个L型压电振子（4）是由L型支撑梁（9）、陶瓷压电片（13）和磁铁（10）粘贴构成的，磁铁（10）粘贴在L型支撑梁（9）的自由端，陶瓷压电片（13）分别对称粘贴在L型支撑梁（9）较宽的表面上；所述定子（14）是由基座（5）和L型压电振子（4）构成；所述一对轴承（7、8）安装在基座（5）和发电机机壳（6）上，支撑着驱动轴（2）；所述磁铁（10）粘贴在L型压电振子（4）上，与粘贴在直线型压电振子（12）上的磁铁产生磁斥力作用，从而在转子（15）转动的过程中使得L型压电振子（4）和直线型压电振子（12）发生非线性振动。
本发明的有益效果是：所述一种风力阵列式磁力非线性压电发电装置，不仅有效地拓宽了共振频带，还具有使用寿命长、结构简单、无污染等优点。本发明可以取代电池、电子等传统的消耗型能源，解决环境污染、回收困难等问题，对解决低能耗电子设备供能以及环境恶劣地区能源更换问题有着重大的意义。
附图说明
图1是本装置的三维结构图；
图2是本装置的机壳；
图3是本装置的转子；
图4是本装置的定子；
图5是L型压电振子和直线型压电振子的结构图；
图6是正六边形固定板示意图。
具体实施方式
下面结合附图通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
具体实施方式：所述一种风力阵列式磁力非线性压电发电装置，包括发电机底座（1）、驱动轴（2）、叶片（3）、L型压电振子（4）、基座（5）、发电机机壳（6）、一对轴承（7、8）、L型支撑梁（9）、磁铁（10）、正六边形固定板（11）、直线型压电振子（12）、陶瓷压电片（13）、定子（14）、转子（15）、直线型支撑梁（16）；所述驱动轴（2）通过键分别与叶片（3）和正六边形固定板（11）连接，并且正六边形固定板（11）的六个侧面都固定有直线型压电振子（12）；所述六个直线型压电振子（12）是由陶瓷压电片（13）、直线型支撑梁（16）和磁铁（10）粘贴构成的，磁铁粘贴在支撑梁的自由端，陶瓷压电片（13）对称地粘贴在支撑梁的上下两面；所述转子（15）是由直线型压电振子（12）、驱动轴（2）和叶片（3）构成；所述基座（5）上内嵌着八个L型压电振子（4）；所述八个L型压电振子（4）是由L型支撑梁（9）、陶瓷压电片（13）和磁铁（10）粘贴构成的，磁铁（10）粘贴在L型支撑梁（9）的自由端，陶瓷压电片（13）分别对称粘贴在L型支撑梁（9）较宽的表面上；所述定子（14）是由基座（5）和L型压电振子（4）构成；所述一对轴承（7、8）安装在基座（5）和发电机机壳（6）上，支撑着驱动轴（2）；所述磁铁（10）粘贴在L型压电振子（4）上，与粘贴在直线型压电振子（12）上的磁铁产生磁斥力作用，从而在转子（15）转动的过程中使得L型压电振子（4）和直线型压电振子（12）发生非线性振动。
其工作原理为：具有一定速度的风吹向叶片（3），每个叶片的两侧会产生压力差，使得叶片绕着旋转轴转动，从而带动驱动轴（2）转动，整个转子（15）也同步转动；转子上的直线型压电振子（12）的磁铁（10）与定子（14）上L型的压电振子（4）的磁铁（10）在轴向上完全重合，从而保证重合时具有最大磁力作用；转子在定子（14）中旋转，会呈现周期性变化，使得两种压电振子发生非线性振动，陶瓷压电片（13）发生形变，实现风能向电能的转化。
由图3和图4可以清楚地看到，正六边形固定板（11）的六个侧面固连着六个直线型压电振子（12），其中磁铁的极性与定子（14）上的磁铁极性为同极；定子上阵列着八个L型压电振子，可以提高压电振子的振动频率。如图6所示，正六边形固定板（11）上的定位孔（17）可以固定其在轴上不同位置，从而调节磁铁间的距离，改变压电振子的振动频率。
上述的具体实施方式中，一种风力阵列式磁力非线性压电发电装置，具有结构简单、造价低廉、使用寿命长久、无污染、宽共振频带等优点。

Claims (4)

1.一种风力阵列式磁力非线性压电发电装置，包括发电机底座（1）、驱动轴（2）、叶片（3）、L型压电振子（4）、基座（5）、发电机机壳（6）、一对轴承（7、8）、L型支撑梁（9）、磁铁（10）、正六边形固定板（11）、直线型压电振子（12）、陶瓷压电片（13）、定子（14）、转子（15）、直线型支撑梁（16）；所述驱动轴（2）通过键分别与叶片（3）和正六边形固定板（11）连接，并且正六边形固定板（11）的六个侧面都固定有直线型压电振子（12）；所述六个直线型压电振子（12）是由陶瓷压电片（13）、直线型支撑梁（16）和磁铁（10）粘贴构成的；所述转子（15）是由直线型压电振子（12）、驱动轴（2）和叶片（3）构成；所述八个L型压电振子（4）是由L型支撑梁（9）、陶瓷压电片（13）和磁铁（10）粘贴构成的；所述定子（14）是由基座（5）和L型压电振子（4）构成；所述一对轴承（7、8）安装在基座（5）和发电机机壳（6）上，支撑着驱动轴（2）。
2.根据权利要求1所述的一种风力阵列式磁力非线性压电发电装置，其特征在于，所述圆周阵列的直线型压电振子（12）上磁铁（10）粘贴在支撑梁的自由端，陶瓷压电片（13）对称地粘贴在支撑梁的上下两面；所述圆周阵列的L型压电振子（4）上磁铁（10）与粘贴在直线型压电振子（12）上的磁铁产生磁斥力，从而在转子（15）转动的过程中使得L型压电振子（4）和直线型压电振子（12）发生非线性振动，拓宽共振频带。
3.根据权利要求1所述的一种风力阵列式磁力非线性压电发电装置，其特征在于，所述L型压电振子（4）受到磁力单向激励，发生纵横双向振动。
4.根据权利要求1所述的一种风力阵列式磁力非线性压电发电装置，其特征在于，L型压电振子（4）和直线型压电振子（12）末端均为磁铁（10），磁铁（10）径向距离相等，获得大的磁斥力。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111064390A (zh) * 2020-01-15 2020-04-24 山东理工大学 一种全风向激励方柱振动的压电发电机
CN111064340A (zh) * 2020-01-15 2020-04-24 山东理工大学 一种基于全风向环境激励的风致振动电磁发电装置
CN111342701A (zh) * 2020-04-03 2020-06-26 山东理工大学 一种不倒翁式非线性磁力扰动的多风向风力压电发电装置
CN112491297A (zh) * 2020-11-23 2021-03-12 杭州电子科技大学 一种基于风致振动的压电-电磁耦合能量收集装置及方法
CN112737405A (zh) * 2020-12-31 2021-04-30 山西大学 一种基于三维柔性主梁的多方向振动能量采集结构
CN112769353A (zh) * 2020-12-31 2021-05-07 山西大学 一种环形宽频压电多维振动能量采集器
CN112769354A (zh) * 2020-12-31 2021-05-07 山西大学 一种基于柔性主梁的三维环形宽频压电振动能量采集结构
CN113007023A (zh) * 2021-03-01 2021-06-22 上海电力大学 一种风力永磁压电双效发电装置
CN113131791A (zh) * 2021-04-22 2021-07-16 长春工业大学 一种用于隧道风能收集的压电俘能装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102723894A (zh) * 2012-05-28 2012-10-10 南京航空航天大学 旋转压电发电装置
CN107681862A (zh) * 2017-09-21 2018-02-09 北京机械设备研究所 一种超低频俘能器
CN107994808A (zh) * 2017-12-10 2018-05-04 北京工业大学 交变屈曲式风力压电能量采集器
CN108696184A (zh) * 2018-06-27 2018-10-23 长江大学 U型梁单元压电发电机

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102723894A (zh) * 2012-05-28 2012-10-10 南京航空航天大学 旋转压电发电装置
CN107681862A (zh) * 2017-09-21 2018-02-09 北京机械设备研究所 一种超低频俘能器
CN107994808A (zh) * 2017-12-10 2018-05-04 北京工业大学 交变屈曲式风力压电能量采集器
CN108696184A (zh) * 2018-06-27 2018-10-23 长江大学 U型梁单元压电发电机

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111064390A (zh) * 2020-01-15 2020-04-24 山东理工大学 一种全风向激励方柱振动的压电发电机
CN111064340A (zh) * 2020-01-15 2020-04-24 山东理工大学 一种基于全风向环境激励的风致振动电磁发电装置
CN111064340B (zh) * 2020-01-15 2022-04-19 山东理工大学 一种基于全风向环境激励的风致振动电磁发电装置
CN111342701A (zh) * 2020-04-03 2020-06-26 山东理工大学 一种不倒翁式非线性磁力扰动的多风向风力压电发电装置
CN111342701B (zh) * 2020-04-03 2022-04-12 山东理工大学 一种不倒翁式非线性磁力扰动的多风向风力压电发电装置
CN112491297B (zh) * 2020-11-23 2021-09-07 杭州电子科技大学 一种基于风致振动的压电-电磁耦合能量收集装置及方法
CN112491297A (zh) * 2020-11-23 2021-03-12 杭州电子科技大学 一种基于风致振动的压电-电磁耦合能量收集装置及方法
CN112769354A (zh) * 2020-12-31 2021-05-07 山西大学 一种基于柔性主梁的三维环形宽频压电振动能量采集结构
CN112769353A (zh) * 2020-12-31 2021-05-07 山西大学 一种环形宽频压电多维振动能量采集器
CN112737405A (zh) * 2020-12-31 2021-04-30 山西大学 一种基于三维柔性主梁的多方向振动能量采集结构
CN113007023A (zh) * 2021-03-01 2021-06-22 上海电力大学 一种风力永磁压电双效发电装置
CN113131791A (zh) * 2021-04-22 2021-07-16 长春工业大学 一种用于隧道风能收集的压电俘能装置
CN113131791B (zh) * 2021-04-22 2022-06-17 长春工业大学 一种用于隧道风能收集的压电俘能装置

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