CN203896220U - 一种压电发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种压电发电装置，属于风力发电和水力发电领域。压电发电装置由涡轮转子组件、弹簧球组件、压电振子组件构成，涡轮转子组件包括盒盖和盒体、分别与盒盖和盒体形成固定连接的左轴和右轴、固定于左轴末端的涡轮叶片、将左轴和右轴设置于其上的主轴架；弹簧球组件包括安装于盒体上的安装筒、一端固定在安装筒内另一端呈自由状态的弹簧、设置在弹簧自由状态端的弹性球，安装筒伸入盒体内的一端开口，输出在外部的一端密封，弹簧呈自由状态的一端位于安装筒的开口端；压电振子组件包括弹性片及粘贴于弹性片上的压电材料，弹性片一端嵌入在盒体的外圆柱面上，另一端自由，弹性球沿着安装筒轴线方向移动后与弹性片相接触。

Description

一种压电发电装置

技术领域：

本实用新型涉及一种压电发电装置，其属于风力发电和水力发电领域。

背景技术：

利用自然界风能和水能进行发电，为各种户外设施进行自供电的系统符合当今节能、环保、低碳的发展趋势，在工业监控、智能交通、智能电网、矿山安全、环境监测、平安家居、医疗保健等领域具有广阔的应用前景。

美国的Priya采用压电器件设计制造了一种小型风力发电机US11/252903。可在时速8～16公里的风力驱动下发电。发电机的桨叶连到凸轮上，使围绕轴排成圆形的一系列双压电晶片产生振荡，从而输出电能。该方案具有两个缺点：一是压电双晶片每一次转动都与凸轮碰撞，摩擦，因此产生磨损，造成能量损失，同时降低使用寿命。二是在风速较低时，桨叶与凸轮不会脱离，压电双晶片保持一定的弯曲状态不变，此时不再发电。由NEC TOKIN与日本Heardea联合开发、配备采用压电转换元件的发电装置的新型道路标识在日本试运行。其原理就是通过置于环形槽内钢球的滚动，撞击压电元件来发电。该装置设置在交通量大的公路隧道内，可利用汽车驶过时产生的气流驱动标识旋转。钢球位于由压电转换元件分隔成的环形通道中，标识转动时钢球就会在通道中运动，撞击通道两端的压电元件，使压电元件输出电荷。这种方案的主要缺点是，当车连续驶过而产生强烈的风时标识就会高速转动，从而使钢球紧贴着压电转换元件运动，压电元件得不到交变的压力作用，就不能发电了。

实用新型内容：

本实用新型提供一种利用压电材料收集流体动能的高效、适用范围广的压电发电装置。

本实用新型采用如下技术方案：一种压电发电装置，由涡轮转子组件、弹簧球组件、压电振子组件构成，所述涡轮转子组件包括形成压电发电装置主体的盒盖和盒体、分别与盒盖和盒体形成固定连接的左轴和右轴、固定于所述左轴末端的涡轮叶片、将左轴和右轴通过轴承设置于其上的主轴架；

所述弹簧球组件包括安装固定于盒体上的安装筒、一端固定在安装筒内另一端呈自由状态的弹簧、设置在弹簧自由状态端的弹性球，所述安装筒伸入盒体内的一端开口，输出在外部的一端密封，所述弹簧呈自由状态的一端位于安装筒的开口端；

所述压电振子组件包括弹性片及粘贴于弹性片上的压电材料，所述弹性片的一端嵌入在盒体的外圆柱面上，另一端自由以形成悬臂梁结构，所述弹性球沿着安装筒轴线方向移动后与所述弹性片相接触。

所述弹性球数量不小于1。

本实用新型具有如下有益效果：

(1).利用安装筒限制弹性球只能在安装筒轴线方向移动，从而可以确保每次冲击压电振子的位置，通过调节冲击位置，迫使压电振子能在固有频率下振动，产生更大振幅和能量；

(2).主体每旋转一周时，都会产生弹性球对弹簧压缩，以及弹簧对弹性球弹力，这样弹性球就会在自身重力和弹力双重作用下冲击压电振子，从发产生更多的冲击能，而更好提高压电振子电能输出。

附图说明：

图1为本实用新型压电发电装置的总装主视图。

图2为图1所示压电发电装置的局部结构图2(a)及局部结构剖视图2(b)、2(c)。其中：

1-盒盖；2-盒体；3-安装筒；4-弹性球；5-弹簧；6-压电材料；7-弹性片；8-涡轮叶片；9-左轴；10-右轴；11-主轴架。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

请参照图1和图2所示，本实用新型压电发电装置，由涡轮转子组件、弹簧球组件、压电振子组件构成，所述的涡轮转子组件包括涡轮叶片8、左轴9、右轴10、盒盖1和盒体2构成，盒盖1和盒体2形成该装置主体，转轴分为左轴9和右轴10，并分别与主体的盒盖1和盒体2形成固定连接，涡轮叶片8固定于左轴9其中一端，而且转轴通过轴承设置主轴架11上，并转动。

弹簧球组件包括安装筒3、弹簧5和弹性球4构成，其中安装筒3伸入盒体2内的为开口，输出在外部的为密封，弹簧5一端固定在安装筒3内，另一端成自由状态，弹性球4设置在弹簧5上，并能自由运动，本实用新型压电发电装置中弹性球4的数量不小于1，其中安装筒3固定在主体盒体2上。

压电振子组件由压电材料6和弹性片7组成，压电材料6粘贴于弹性片7上，弹性片7的一端嵌入在盒体2的外圆柱面上，并用螺钉固定，另一端自由，形成悬臂梁结构。其中弹性球4沿着安装筒3轴线方向移动后与弹性片7相接触。

本实用新型压电发电装置的发电方法为：涡轮叶片8将空气或水流的动能转化为转轴转动的动能，再由转轴9带动主体(盒盖1和盒体2)转动；当固定在主体中的安装筒3开口端与地面垂直向上时，弹性球4在重力作用下压缩弹簧5；当继续转动时，弹簧5开始伸长并推动弹性球4；当安装筒3开口端与地面垂直向下时，弹性球4在弹性力和自身重力作用下急速向下运动并冲击压电振子组件(弹性片7)上的某一位置，而且由于安装筒3限制了弹性球4任意运动，使得弹性球4只能在安装筒3轴线方向移动，从而保证每次冲击位置基本一致，这样就能更好调节、确定并激发压电振子固有频率，使压电振子达到最大振幅，输出最高电能。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种压电发电装置，其特征在于：由涡轮转子组件、弹簧球组件、压电振子组件构成，所述涡轮转子组件包括形成压电发电装置主体的盒盖(1)和盒体(2)、分别与盒盖(1)和盒体(2)形成固定连接的左轴(9)和右轴(10)、固定于所述左轴(9)末端的涡轮叶片(8)、将左轴(9)和右轴(10)通过轴承设置于其上的主轴架(11)；

所述弹簧球组件包括安装固定于盒体(2)上的安装筒(3)、一端固定在安装筒(3)内另一端呈自由状态的弹簧(5)、设置在弹簧自由状态端的弹性球(4)，所述安装筒(3)伸入盒体(2)内的一端开口，输出在外部的一端密封，所述弹簧(5)呈自由状态的一端位于安装筒(3)的开口端；

所述压电振子组件包括弹性片(7)及粘贴于弹性片(7)上的压电材料(6)，所述弹性片(7)的一端嵌入在盒体(2)的外圆柱面上，另一端自由以形成悬臂梁结构，所述弹性球(4)沿着安装筒(3)轴线方向移动后与所述弹性片(7)相接触。

2.如权利要求1所述的压电发电装置，其特征在于：所述弹性球(4)数量不小于1。