CN203670105U - 一种基于正压电效应的风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于正压电效应的风力发电装置，由迎风件、压电发电部件和后续处理电路模块组成，本实用新型将风能利用与压电发电相结合实现了风力发电，本实用新型具有结构简单、安装制造维修方便、成本低、风能利用率高、启动风速低等优点。

Description

一种基于正压电效应的风力发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种发电装置，特别涉及一种基于正压电效应的风力发电装置。

背景技术

风能具有清洁、廉价、可再生、储量大等优点，利用风能进行发电具有巨大的应用价值和很好的发展前景。目前，风力发电的主要方式是利用风力发电机组进行发电，风力发电机组主要由叶轮、增速器、发电机等组成，其发电功率可达到几百千瓦，发电能力很强。但是，风力发电机组的结构庞大复杂，安装维修困难，成本高，机组内含有齿轮、轴承、传动轴等运动件，对这些运动件要求很高，而且维护与维修不方便。

压电发电利用压电材料变形后产生电能而实现发电的，其具有结构简单、实现方便、成本低等优点。压电材料是一种节能型环保材料，绿色安全,不会产生有毒有害的残留物质,符合可持续发展的要求。目前，压电发电已经有了实质性的进展。压电发电地板、压电发电公路、海浪压电发电等已经试验成功。但目前的压电发电装置主要利用的能源来自人力，环境中的机械能中的一小部分，能源来源有限。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有风力发电装置结构复杂、安装维修困难、成本高的问题而提供一种基于正压电效应的风力发电装置。

本实用新型由迎风件、压电发电部件和后续处理电路模块组成，其中连接杆的一端与迎风件相连接，另一端连接固定在球铰接头上端；压电发电部件由施力螺栓、压板、缸体、底座板、球铰接头、球头上盖、传力块、压电叠堆组成，所述压电叠堆是由数个相同的压电片以机械上串联且电学上混联的连接方式连接而成；缸体上开设有数个均匀分布于同一圆周上的通孔，缸体通过下端面与底座板相连接，压电叠堆装入缸体内的通孔，压电叠堆下端面与底座板上的凸台接触，压电叠堆的上方装有传力块，传力块上开设有盲孔；球铰接头、缸体和球头上盖组成球铰链；压板连接固定于球铰接头上，压板上开设有均匀分布于同一圆周上且与施力螺栓相应的螺纹通孔，施力螺栓旋入压板上的螺纹通孔，施力螺栓螺杆的光滑圆柱部分插入传力块的盲孔中，且施力螺栓的底部与传力块的盲孔底部接触；后续处理电路模块包括整流电路、滤波电路和稳压电路，每个压电叠堆对应连接一个后续处理电路模块并且压电叠堆的输出端作为后续处理电路模块的输入端；所有后续处理电路模块的输出端并联连接而作为整个发电装置的电能输出端。

所述的迎风件是模仿树冠结构而制造的仿生树冠。

所述的迎风件的外形与结构是轴对称的。

本实用新型的工作过程及原理是：

本实用新型通过底座板连接固定于风力场中，风力依次经过迎风件、连接杆、球铰接头、压板、施力螺栓和传力块传递给压电叠堆，通过施力螺栓对压电叠堆施加预压力；传力块与施力螺栓限制了压板绕竖直轴的旋转运动，传力块使得压电叠堆只受到轴向压力；由于风力场的参数时刻变化和迎风件在风力场中的耦合运动，作用在压电叠堆上的轴向压力的大小在不断变化，压电叠堆将不停地变形而连续输出电能；通过后续处理电路模块使压电叠堆的最终输出电压基本处于稳定值；后续处理电路模块输出端按照极性对应相同并联连接使得所有压电叠堆产生的电能叠加起来而对外输出。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型结构简单、容易制造安装与维修，成本低；

2、本实用新型中连接杆、球铰接头和压板组成一个杠杠机构，对风力进行了放大，增加了压电叠堆的输出电压；

3、本实用新型中的迎风件在风力场中产生耦合运动，这是作用压电叠堆上的轴向压力大小不断变化的重要因素，迎风件使得装置的风能利用率高且启动风速小；

4、本实用新型中的压电叠堆电学上的混联方式可以同时增大输出电压与电流的；压电叠堆原理上只承受轴向压力，使得压电叠堆中的压电片受力状态相同，压电叠堆中的每个压电片输出电压与电流相同，压电片串联时的电荷叠加效果最好，压电片并联时电压叠加效果最好；

5、本实用新型可以实现风力发电，本实用新型可以用来对蓄电池进行充电、并网、直接接负载等。

附图说明

图1是本实用新型迎风件的立体示意图。

图2是本实用新型压电发电部件的立体示意图。

图3是本实用新型压电发电部件的结构示意图。

图4是本实用新型的电路连接示意图。

具体实施方式

请参阅图1、图2、图3和图4所示，本实施例是由迎风件1、压电发电部件和后续处理电路模块11组成，其中迎风件1是模仿松树树冠结构人工制造而成的，外形为圆锥形，连接杆2为细长圆管，连接杆2的一端与迎风件1相连接，另一端连接固定在球铰接头7上端；压电发电部件由施力螺栓3、压板4、缸体5、底座板6、球铰接头7、球头上盖8、传力块9、压电叠堆10组成，所述压电叠堆10是由数个相同的压电片以机械上串联且电学上混联的连接方式连接而成；缸体5上开设有八个均匀分布于同一圆周上的通孔，缸体5通过下端面与底座板6相连接，压电叠堆10装入缸体5内的通孔，压电叠堆10下端面与底座板6上的凸台接触，压电叠堆10的上方装有传力块9，传力块9上开设有盲孔12；球铰接头7、缸体5和球头上盖8组成球铰链；压板4连接固定于球铰接头7上，压板4上开设有均匀分布于同一圆周上且与施力螺栓3相应的螺纹通孔，施力螺栓3旋入压板4上的螺纹通孔，施力螺栓3螺杆的光滑圆柱部分插入传力块9的盲孔12中，且施力螺栓3的底部与传力块9的盲孔12底部接触；后续处理电路模块11包括整流电路、滤波电路和稳压电路，每个压电叠堆10对应连接一个后续处理电路模块11并且压电叠堆10的输出端作为后续处理电路模块11的输入端；所有后续处理电路模块11的输出端并联连接而作为整个发电装置的电能输出端。

本实施例的工作过程及原理是：

本实施例通过底座板6连接固定于风力场中，风力依次经过迎风件1、连接杆2、球铰接头7、压板4、施力螺栓3和传力块9传递给压电叠堆10，通过施力螺栓3对压电叠堆10施加预压力；传力块9与施力螺栓3限制了压板4绕竖直轴的旋转运动，传力块9使得压电叠堆10只受到轴向压力；由于风力场的参数时刻变化和迎风件1在风力场中的耦合运动，作用在压电叠堆10上的轴向压力的大小在不断变化，压电叠堆10将不停地变形而连续输出电能；通过后续处理电路模块11使压电叠堆10的最终输出电压基本处于稳定值；后续处理电路模块11输出端按照极性对应相同并联连接使得所有压电叠堆10产生的电能叠加起来而对外输出。

Claims (3)

1.一种基于正压电效应的风力发电装置，其特征在于：是由迎风件(1)、压电发电部件和后续处理电路模块(11)组成，其中迎风件(1)是模仿树冠结构，连接杆(2)的一端与迎风件(1)相连接，另一端连接固定在球铰接头(7)上端；压电发电部件由施力螺栓(3)、压板(4)、缸体(5)、底座板(6)、球铰接头(7)、球头上盖(8)、传力块(9)、压电叠堆(10)组成，所述压电叠堆(10)是由数个相同的压电片以机械上串联且电学上混联的连接方式连接而成；缸体(5)上开设有数个均匀分布于同一圆周上的通孔，缸体(5)通过下端面与底座板(6)相连接，压电叠堆(10)装入缸体(5)内的通孔，压电叠堆(10)下端面与底座板(6)上的凸台接触，压电叠堆(10)的上方装有传力块(9)，传力块(9)上开设有盲孔(12)；球铰接头(7)、缸体(5)和球头上盖(8)组成球铰链；压板(4)连接固定于球铰接头(7)上，压板(4)上开设有均匀分布于同一圆周上且与施力螺栓(3)相应的螺纹通孔，施力螺栓(3)旋入压板(4)上的螺纹通孔，施力螺栓(3)螺杆的光滑圆柱部分插入传力块(9)的盲孔(12)中，且施力螺栓(3)的底部与传力块(9)的盲孔(12)底部接触；后续处理电路模块(11)包括整流电路、滤波电路和稳压电路，每个压电叠堆(10)对应连接一个后续处理电路模块(11)并且压电叠堆(10)的输出端作为后续处理电路模块(11)的输入端；所有后续处理电路模块(11)的输出端并联连接而作为整个发电装置的电能输出端。 

2.根据权利要求1所述的一种基于正压电效应的风力发电装置，其特征在于：所述的迎风件(1)是仿生树冠。 

3.根据权利要求2所述的一种基于正压电效应的风力发电装置，其特征 在于：迎风件(1)的外形与结构是轴对称的。 

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