CN111510022A - 压电与磁电复合式微型风力发电机 - Google Patents

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郭麟阁
吴锦
吴想
陈远晟
王浩
陈常顺
陶如意
王舟
黄勤斌
陈威
顾聪
赵鹏程
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Nanjing University of Science and Technology
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Nanjing University of Science and Technology
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • H02N2/185Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators using fluid streams
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
    • H02K35/02Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems

Abstract

本发明公开了一种压电与磁电复合式微型风力发电装置,包括若干压电陶瓷片、金属基板、钝体,所述若干压电陶瓷片相对设置在金属基板的两个表面,每片压电陶瓷片与金属基板之间固定两根导线,导线固定端端头与压电陶瓷片连接,所述钝体固定在金属基板的一端。本发明结构简单,共振频率高,在较低的风速下就可以达到装置振动的要求,在自然环境中能更好的回收风能。

Description

压电与磁电复合式微型风力发电机
技术领域
本发明属于风能发电领域,具体为一种压电与磁电复合式微型风力发电机。
背景技术
风致振动是将风力所引发的物体振动转化为电能的发电方式。由于风能节省劳动力,而且含量巨大,转化率高,污染小,经济效益强,从而已成为21世纪新能源行业主要的发展方向之一。通常的风能发电系统只能参与大功率装置发电,而难以在小功率发电装置中得到运用。
现有的风力发电装置规模一般较大,只能在开阔的平原地区使用,对地理条件的要求较高。风力发电对于风能的利用率受环境的影响较强,在风力较小时现有风力发电装置的发电效率得不到保证。在非平原地区一般使用微型风力发电装置,现有微型发电一般采用小太阳能板,但与光照密切相关,有所限制。小型风力发电机难以微型化,零部件多,可靠性有限,维护不易。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种压电与磁电复合式微型风力发电机。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种压电与磁电复合式微型风力发电机,包括若干压电陶瓷片、金属基板、钝体,所述若干压电陶瓷片相对设置在金属基板的两个表面,每片压电陶瓷片与金属基板之间固定两根导线,导线固定端端头与压电陶瓷片连接,所述钝体固定在金属基板的一端。
优选地,所述钝体包括长方体基体以及设置在长方体基体上的若干通孔,所述通孔垂直于金属基板与长方体基体的连接部,通孔内沿孔壁呈螺旋状绕有线圈,通孔内设置有磁铁。
优选地,所述通孔两端装有卡簧。
优选地,所述钝体的一端中轴线开槽,用于与金属基板紧密连接。
优选地,所述磁铁长度为L/3,L为通孔长度。
优选地,所述磁铁内部的磁感应线方向与线圈轴线相同。
本发明与现有技术相比,其显著优点为:本发明结构简单,共振频率高,在较低的风速下就可以达到装置振动的要求,在自然环境中能更好的回收风能。
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。
附图说明
图1是压电与磁电复合式微型风力发电机示意图。
图2为钝体剖视图。
图3为装置三维立体图。
具体实施方式
如图1、2所示,一种压电与磁电复合式微型风力发电机,包括若干压电陶瓷片2、金属基板1、钝体3,所述若干压电陶瓷片2相对设置在金属基板1的两个表面,每片压电陶瓷片2与金属基板1之间固定两根导线,导线固定端端头与压电陶瓷片连接,所述钝体3固定在金属基板的一端。。
进一步的实施例中,所述钝体包括长方体基体3-1以及设置在长方体基体3-1中心的通孔3-2,所述通孔垂直于金属基板1与长方体基体3-1的连接部,通孔3-2内沿孔壁呈螺旋状绕有磁感线圈,通孔内设置有磁铁。在某些实施例中,线圈为铜制线圈。
进一步的实施例中,所述通孔两端装有卡簧,避免磁铁脱落。
进一步的实施例中,所述钝体3的一端中轴线开槽,用于与金属基板紧密连接。
进一步的实施例中,所述磁铁长度为L/3,L为通孔长度。
进一步的实施例中,所述磁铁内部的磁感应线方向与线圈轴线相同。
本发明的工作原理为:
钝体在一定风速的作用下受到周期性的力,磁感线圈振动,且磁感线圈轴线与振动方向相同,磁铁沿线圈中轴线方向自由活动,但行程不超出钝体外壳。线圈与穿入其中的磁铁发生电磁感应产生电流,压电陶瓷片通过变形产生电势差,两者所产生的电流汇聚,一同供电,再从导线输出电流,完成发电工作。
将本发明固定在室外有风位置,在风吹过时,振动促使压电陶瓷片和磁感线圈分别产生电流,进而发电。可以由多个本发明的装置组合使用,满足小型用电器在有风条件下的供电。
本发明使用压电陶瓷和磁感线圈构成发电系统共同发电,提高发电效率。体积小且独立供能发电,利用压电陶瓷回收能量,将风能转化为电能加以利用。本发明可用在侦测、摄像等小规模装置的发电部分,适用于安装在城市、公路设施等风力较大的区域,有很大的使用价值与利用空间。单个本发明在微风(3.4~5.4)m/s时能产生2~8mw的电能。
本发明通过将压电、磁电通过并联集成的方式复合为一整体,使之产生较大的功率,可以满足小型用电器的需求,具体技术路线如下。
压电技术:压电技术所使用的压电陶瓷是一类具有压电特性的电子陶瓷材料。压电陶瓷最大的特性是具有压电性,包括正压电性和逆压电性。正压电性是指某些电介质在机械外力作用下,介质内部正负电荷中心发生相对位移而引起极化,从而导致电介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷。在外力不太大的情况下,其电荷密度与外力成正比,遵循公式:
δ=dT
其中:δ-面电荷密度;
d-为压电应变常数;
T-为伸缩应力。
本发明的目的是使压电陶瓷通过受力变形产生电荷密度变化,从而能通过风力振动使压电陶瓷变形,产生电流。目前装置中对于压电陶瓷的振动频率有较高要求,需使压电陶瓷的振动幅度与频率满足发电装置要求的发电频率,同时材料需要有较高强度,不易破坏。
磁电技术:磁电装置作为发电装置的一部分,分担了发电的功能。本系统将磁铁和线圈置于装置内部,当振动时磁铁在线圈中做切割磁感线运动,从而产生电流。公式:
其中:E-感应电动势;
n-感应线圈匝数;
ΔΦ/Δt-磁通量的变化率。

Claims (6)

1.一种压电与磁电复合式微型风力发电装置,其特征在于,包括若干压电陶瓷片(2)、金属基板(1)、钝体(3),所述若干压电陶瓷片(2)相对设置在金属基板(1)的两个表面,每片压电陶瓷片(2)与金属基板(1)之间固定两根导线,导线固定端端头与压电陶瓷片连接,所述钝体(3)固定在金属基板的一端。
2.根据权利要求1所述的压电与磁电复合式微型风力发电装置,其特征在于,所述钝体包括长方体基体(3-1)以及设置在长方体基体(3-1)上的若干通孔(3-2),所述通孔垂直于金属基板(1)与长方体基体(3-1)的连接部,通孔(3-2)内沿孔壁呈螺旋状绕有线圈,通孔(3-2)内设置有磁铁。
3.根据权利要求2所述的压电与磁电复合式微型风力发电装置,其特征在于,所述通孔两端装有卡簧。
4.根据权利要求1所述的压电与磁电复合式微型风力发电装置,其特征在于,所述钝体(3)的一端中轴线开槽,用于与金属基板紧密连接。
5.根据权利要求4所述的压电与磁电复合式微型风力发电装置,其特征在于,所述磁铁长度为L/3,L为通孔长度。
6.根据权利要求3所述的压电与磁电复合式微型风力发电装置,其特征在于,所述磁铁内部的磁感应线方向与线圈轴线相同。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112400787A (zh) * 2020-11-12 2021-02-26 胡满 一种免动力的观赏鱼养殖用增氧除污泵

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101814860A (zh) * 2010-04-09 2010-08-25 中北大学 基于压电效应和电磁感应现象的振动驱动式复合微电源
CN202586828U (zh) * 2012-05-21 2012-12-05 田英钦 一种磁悬浮振动发电模块
CN108023501A (zh) * 2017-12-28 2018-05-11 西华师范大学 一种采用放大结构的复合式磁悬浮宽频振动能量采集器
CN110445417A (zh) * 2019-08-06 2019-11-12 南京邮电大学 一种低频宽频带震动俘能装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101814860A (zh) * 2010-04-09 2010-08-25 中北大学 基于压电效应和电磁感应现象的振动驱动式复合微电源
CN202586828U (zh) * 2012-05-21 2012-12-05 田英钦 一种磁悬浮振动发电模块
CN108023501A (zh) * 2017-12-28 2018-05-11 西华师范大学 一种采用放大结构的复合式磁悬浮宽频振动能量采集器
CN110445417A (zh) * 2019-08-06 2019-11-12 南京邮电大学 一种低频宽频带震动俘能装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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