CN113131791B - 一种用于隧道风能收集的压电俘能装置 - Google Patents

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    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

一种用于隧道风能收集的压电俘能装置，由盖子、外壳、内腔、方形磁铁、压电振子、叶轮、圆形磁铁组成；盖子粘贴在外壳上，外壳安装在装置的最外部，方形磁铁的两块直接粘贴在压电振子上，另外两块粘贴在折角垫片上，而后在粘贴在压电振子上，压电振子由金属基板和压电陶瓷组成，其通过螺钉和压板装配固定在内腔的凸台上，叶轮装配在内腔的轴孔上，圆形磁铁粘贴在叶轮的两侧，以达到装配整个装置的目的。相比于传统化学电池供电的方式，本发明利用压电效应供电，具备效率高，耗能小，结构简单，寿命长，节约环保等诸多优点。同时利用装置体积小的特点，可以广泛安装，使得环境中难以收集的能量得到了进一步的收集利用。

Description

一种用于隧道风能收集的压电俘能装置
技术领域
本发明具体涉及一种用于隧道风能收集的压电俘能装置，属于压电发电技术领域。
背景技术
随着地铁工程投入和运营规模的日益扩大，地铁隧道的安全养护工作愈渐受重视。在此背景下，基于无线传感器网络技术的隧道健康监测系统得到了很好的发展。无线传感器节点的能量供应单元现在普遍采用的是干电池，但是由于地铁发车次数多而且运行时间长，因此进入隧道去更换电池的时间和人员受到严格限制，所以当无线传感器布置之后，往往难以人为更换电池，且无法像外部结构一样用太阳能供电，当电量消耗殆尽，节点就失去作用，极大地限制了无线传感器网络的发展，因此寻找新的供电形式很有必要。当车辆经过隧道时会产生活塞风，本发明基于活塞风这一特点设计了一种用于隧道风能收集的压电俘能装置，为监测设备或者照明设备提供了一种新的供电方式。
发明内容
本发明提出一种用于隧道风能收集的压电俘能装置，本发明采用的实施方案是：俘能装置由盖子(1)、外壳(2)、内腔(3)、方形磁铁(4)、压电振子(5)、叶轮(6)、圆形磁铁(7)组成；所述盖子(1)粘贴在外壳(2)上，所述外壳(2)套在内腔(3)的外部，所述方形磁铁(4)两块粘贴在水平安装的压电振子(5)上，另外两块粘贴在折角垫片(5-3)上，折角垫片(5-3)粘贴在倾斜安装的压电振子(5)上，所述压电振子(5)由金属基板(5-1)和压电陶瓷(5-2)组成，其通过螺钉(3-2)和压板(3-3)装配固定在内腔(3)的凸台(3-1)上，所述叶轮(6)装配在内腔(3)的轴孔(3-4)上，所述圆形磁铁(7)粘贴在叶轮(6)的两侧，以达到装配整个装置的目的。
作为上述方案的进一步改进，所述内腔(3)的进风口(3-5)为四棱台式的宽口，可以更好收集风能，出风口(3-6)相对较窄。
作为上述方案的进一步改进，所述压电振子(5)共有四片，其中两片水平固定在内腔(3)上，另外两片倾斜固定在内腔(3)上。
作为上述方案的进一步改进，所述方形磁铁(4)共有四块，其中两块方形磁铁(4)直接粘贴在水平固定的压电振子(5)上，另外两块方形磁铁(4)粘贴在折角垫片(5-3)上，一起粘贴在倾斜固定的压电振子(5)上，并且方形磁铁(4)在自然状态下保持水平。
作为上述方案的进一步改进，所述圆形磁铁(7)共有六块，其中三块均匀布置粘贴在叶轮(6)的上侧，另外三块对称的粘贴在叶轮(6)的下侧。
作为上述方案的进一步改进，所述圆形磁铁(7)固定好后，当叶轮(6)带动其旋转过程中，每个圆形磁铁(7)的中心可以与两侧压电振子(5)上的方形磁铁(4)的中心重合在一条线上，以达到更好的耦合效果。
相比于传统化学电池供电的方式，本发明利用压电效应供电，具备效率高，耗能小，结构简单，寿命长，节约环保等诸多优点。通过风轮转动和磁力耦合的方式带动压电振子振动，增大振动幅度和振动频率，提高能量转化效率；同时利用装置体积小的特点，可以广泛安装，使得环境中难以收集的能量得到了进一步的收集利用。
附图说明
图1是本发明一个剖视立体图；
图2是本发明去掉外壳的内部结构立体图；
图3本发明叶轮部分结构立体图；
图4是本发明压电振子与方形磁铁第一种装配方式立体图；
图5是本发明压电振子与方形磁铁第二种装配方式立体图；
图6是本发明一个立体示意图；
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的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限制作用。
俘能装置由盖子(1)、外壳(2)、内腔(3)、方形磁铁(4)、压电振子(5)、叶轮(6)、圆形磁铁(7)组成；所述盖子(1)粘贴在外壳(2)上，所述外壳(2)套在内腔(3)的外部，所述方形磁铁(4)两块粘贴在水平安装的压电振子(5)上，另外两块粘贴在折角垫片(5-3)上，折角垫片(5-3)粘贴在倾斜安装的压电振子(5)上所述压电振子(5)由金属基板(5-1)和压电陶瓷(5-2)组成，其通过螺钉(3-2)和压板(3-3)装配固定在内腔(3)的凸台(3-1)上，所述叶轮(6)装配在内腔(3)的轴孔(3-4)上，所述圆形磁铁(7)粘贴在叶轮(6)的两侧，以达到装配整个装置的目的。
所述内腔(3)的进风口(3-5)为四棱台式的宽口，可以更好收集风能，出风口(3-6)相对较窄。
所述压电振子(5)共有四片，其中两片水平固定在内腔(3)上，另外两片倾斜固定在内腔(3)上。
所述方形磁铁(4)共有四块，其中两块方形磁铁(4)直接粘贴在水平固定的压电振子(5)上，另外两块方形磁铁(4)粘贴折角垫片(5-3)上，一起粘贴在倾斜固定的压电振子(5)上，并且方形磁铁(4)在自然状态下保持水平。
所述圆形磁铁(7)共有六块，其中三块均匀布置粘贴在叶轮(6)的上侧，另外三块对称的粘贴在叶轮(6)的下侧。
所述圆形磁铁(7)固定好后，当叶轮(6)带动其旋转过程中，每个圆形磁铁(7)的中心可以与两侧压电振子(5)上的方形磁铁(4)的中心重合在一条线上，以达到更好的耦合效果。
当隧道中有车辆通过时，在隧道当中产生的活塞风由进风口(3-5)进入装置，带动装置的叶轮(6)旋转，叶轮(6)上的圆形磁铁(7)与压电振子(5)上的方形磁铁(4)通过磁力耦合的作用，使得压电振子(5)发生振动，利用压电效应，进而将风能转化为电能。
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 (1)

1.一种用于隧道风能收集的压电俘能装置，由盖子(1)、外壳(2)、内腔(3)、方形磁铁(4)、压电振子(5)、叶轮(6)、圆形磁铁(7)组成；所述盖子(1)粘贴在外壳(2)上，所述外壳(2)套在内腔(3)的外部，所述内腔(3)的进风口(3-5)为四棱台式的宽口，出风口(3-6)相对较窄，所述方形磁铁(4)共有四块，其中两块方形磁铁(4)直接粘贴在水平固定的压电振子(5)上，另外两块方形磁铁(4)粘贴在折角垫片(5-3)上，并且方形磁铁(4)在自然状态下保持水平，折角垫片(5-3)粘贴在倾斜安装的压电振子(5)上，所述压电振子(5)由金属基板(5-1)和压电陶瓷(5-2)组成，共有四片，其中两片压电振子(5)通过螺钉(3-2)和压板(3-3)水平固定在内腔(3)上水平设置的凸台(3-1)上，另外两片压电振子(5)通过相同的方式倾斜固定在内腔(3)上倾斜设置的凸台(3-1)上，所述叶轮(6)装配在内腔(3)的轴孔(3-4)上，所述圆形磁铁(7)粘贴在叶轮(6)的两侧，所述圆形磁铁(7)共有六块，其中三块均匀布置粘贴在叶轮(6)的上侧，另外三块对称的粘贴在叶轮(6)的下侧，所述圆形磁铁(7)固定好后，当叶轮(6)带动其旋转过程中，每个圆形磁铁(7)的中心可以与两侧压电振子(5)上的方形磁铁(4)的中心重合在一条线上，以达到装配整个装置的目的。
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