CN112202361B - 一种基于风车玩具的能量收集装置 - Google Patents

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    • Y02E10/70—Wind energy
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Abstract

本发明公布了一种基于风车玩具的能量收集装置，包括顶盖、壳体、滚动轴承、旋转杆、隔环、半圆台激励器和压电振子；顶盖和壳体中部分别镶嵌有滚动轴承；旋转杆经滚动轴承安装在装置中；旋转杆中部安装有半圆台激励器；壳体侧壁上设有环台；壳体环台上装有由隔环隔开的两组压电振子；压电振子的自由端顶靠在激励面上；本发明具有轻便、简单、易制造的特点。

Description

一种基于风车玩具的能量收集装置
技术领域
本发明涉及一种基于风车玩具的能量收集装置，属于压电发电领域。
背景技术
风力能源作为当今时代一个普遍且绿色的能源方式，人们一直在寻找新的发电方式，压电式发电作为一种新兴的发电方式，利用正压电效应，当压电片产生变形时，能够产生一定的电量，利用这些电量可以给予一些元件供电，目前压电式传感器已经得到了广泛的应用。
发明内容
本发明提供一种基于风车玩具的能量收集装置。用以收集环境中的风能并对风车玩具中一些微型元件供能。
本发明采用的技术方案是：一种基于风车玩具的能量收集装置，由顶盖、壳体、滚动轴承、旋转杆、隔环、半圆台激励器、压电振子和紧固螺钉组成。
本发明采取的实施方案是所述顶盖与壳体之间通过紧固螺钉连接；顶盖上设有滚动轴承孔，壳体上设有凹槽用来安装滚动轴承；旋转杆通过滚动轴承安装在装置中；旋转杆中部装有半圆台激励器；半圆台激励器由杆和半圆台块两部分组成；杆的一端固定在旋转杆上，杆的另外一端安装有半圆台块；壳体的侧壁上设有环台；壳体的环台上安装有两组压电振子，两组压电振子由隔环隔开,压电振子是由压电片和基板粘结而成的长方形悬臂梁，基板靠近隔环安装；压电振子安装前为平直结构、安装后有两种状态：①当半圆台激励器未接触压电振子时，压电振子为平直状态；②当圆台激励器经过并接触压电振子时，压电振子为弯曲结构。
在本发明中，所述的半圆台激励器由半圆台块和杆所组成；所述的半圆台激励器与旋转杆相配合，所述的半圆台激励器的杆的一端与旋转杆相固定，所述的半圆台激励器的半圆台块的平滑侧面与杆相固定。
本发明的特色在于：所述的半圆台激励器中半圆台块的作用是：半圆台块中较小的上顶面与较大的下底面之间存在有坡度差，此坡度差取决于压电振子的弯曲程度；其中，半圆台块中上顶面的半圆直径略小于两个压电振子之间的距离，以方便半圆台块可穿过压电振子；下底面的半圆半径应在单个压电振子最大弯曲范围之内，以避免压电振子过度弯曲而导致损害。
附图说明
图1所示为本发明的结构示意图；
图2为图1的P-P；
图3所示为壳体B的内部结构示意图；
图4所示为半圆台激励器F的结构示意图；
图5所示为压电振子G的结构示意图；
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
请参阅图1、图2、图3、图4、图5，本发明实施例中，具体结构包括：
顶盖A与壳体B之间通过紧固螺钉H连接；顶盖A上设有滚动轴承孔a，壳体B 上设有凹槽b用来安装滚动轴承C；旋转杆D通过滚动轴承C安装在装置中；旋转杆D中部装有半圆台激励器F；半圆台激励器F由杆F1和半圆台块F2两部分组成；杆F1的一端固定在旋转杆D上，杆F1的另外一端安装有半圆台块F2；壳体B的侧壁上设有环台；壳体B 的环台上安装有两组压电振子G，两组压电振子G由隔环E隔开,压电振子G是由压电片G1 和基板G2粘结而成的长方形悬臂梁，基板G2靠近隔环E安装；压电振子G安装前为平直结构、安装后有两种状态：①当半圆台激励器F未接触压电振子G时，压电振子G为平直状态；②当圆台激励器F经过并接触压电振子G时，压电振子G为弯曲结构。
非工作状态下，半圆台激励器F处于静止状态，各压电振子G的弯曲变形及压电片G2上的应力分布状态分别相同；当环境中存在力的作用而促使旋转杆D进行旋转时，半圆台激励器F跟随旋转杆D进行旋转；半圆台激励器F在旋转过程中由较小的一端先经过压电振子G，并逐渐向较大的一端移动；在此过程中，压电振子G的变形量及其压电片G1上的应力分布状态会改变，压电片G1上应力分布状态的变化过程中即将机械能转换成了电能。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上说明只适用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种基于风车玩具的能量收集装置，由顶盖A、壳体B、滚动轴承C、旋转杆D、隔环E、半圆台激励器F、压电振子G和紧固螺钉H组成；所述顶盖A与壳体B之间通过紧固螺钉H连接；顶盖A上设有滚动轴承孔a，壳体B上设有凹槽b用来安装滚动轴承C；旋转杆D通过滚动轴承C安装在装置中；旋转杆D中部装有半圆台激励器F；半圆台激励器F由杆F1和半圆台块F2两部分组成；所述的半圆台激励器F中半圆台块F2的作用是：半圆台块F2中较小的上顶面与较大的下底面之间存在有坡度差，此坡度差取决于压电振子G的弯曲程度；其中，半圆台块F2中上顶面的半圆直径略小于两个压电振子G之间的距离，以方便半圆台块F2可穿过压电振子G；下底面的半圆半径应在单个压电振子G最大弯曲范围之内，以避免压电振子G过度弯曲而导致损害；杆F1的一端固定在旋转杆D上，杆F1的另外一端安装有半圆台块F2；壳体B的侧壁上设有环台b1；壳体B的环台b1上安装有两组压电振子G，两组压电振子G由隔环E隔开,压电振子G是由压电片G1和基板G2粘结而成的长方形悬臂梁，基板G2靠近隔环E安装；压电振子G安装前为平直结构、安装后有两种状态：①当半圆台激励器F未接触压电振子G时，压电振子G为平直状态；②当圆台激励器F经过并接触压电振子G时，压电振子G为弯曲结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于风车玩具的能量收集装置，其特征在于：所述的半圆台激励器F由杆F1和半圆台块F2组成；所述的半圆台激励器F与旋转杆D相配合，所述的半圆台激励器F的杆F1的一端与旋转杆D相固定，所述的半圆台激励器F的半圆台块F2的平滑侧面与杆F1相固定。
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