CN209557161U - 一种他激振动式风能集电装置 - Google Patents

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崔广开
张赫路
马晓雪
苏涛
张桂平
王晨阳
董浩
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Abstract

本实用新型公开了一种他激振动式风能集电装置，包括扇叶、旋转圆筒和电能收集装置，所述扇叶和所述旋转圆筒通过增速装置连接，其特征在于，在所述旋转圆筒的周围设有与所述电能收集装置连接的压电片，所述压电片采用悬臂结构，压电片固定端连接在机架上，压电片自由端延伸至所述旋转圆筒的周围，在所述旋转圆筒与所述压电片之间设有压电片受迫振源。本实用新型通过在悬臂压电片的自由端设置振源，并采用风力驱动振源的结构，实现压电片受迫振动，进而实现风能到电能的转换，使该风能集电装置可以在较小的风力下有效稳定地工作，工作效率高，体积小，成本低，可适用于城市、普通居民区及酒店等高层建筑以及地铁或高铁车站等领域。

Description

一种他激振动式风能集电装置
技术领域
本实用新型涉及风力发电领域，特别是一种他激振动式风能集电装置。
背景技术
风能是一种洁净的可再生能源，其蕴量巨大，取之不尽用之不竭，还因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染，因此越来越受到世界各国的重视。全球可利用的风能约为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW。
风力发电装置可以有效地利用风能，把风的动能转变为机械能，之后将机械能转换为电能，其原理是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，利用电磁感应效应来促使发电机发电。然而，受技术、风速等工作条件、制造成本、体积等因素的影响，目前，风力发电主要用在草原牧区、山区、东北、西北、西南高原地带和沿海岛屿等风速较高的地区。
现有风力发电装置存在的主要问题有：
1)工作条件要求严格，需要有足够等级的风力带动才能工作，从经济合理的角度出发，风速大于每秒4米才适宜于发电。
2)占地面积大，难以适用于城市等土地价值较高的场合。
3)技术难度高，制造成本非常高，难以在城市和普通居民区普遍应用。
4)稳定性和可控性较差，监控和检测较为困难。
发明内容
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种激振动式风能集电装置，该装置能够在较小的风力下稳定地工作，体积小，成本低。
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种他激振动式风能集电装置，包括扇叶、旋转圆筒和电能收集装置，所述扇叶和所述旋转圆筒通过增速装置连接，其特征在于，在所述旋转圆筒的周围设有与所述电能收集装置连接的压电片，所述压电片采用悬臂结构，压电片固定端连接在机架上，压电片自由端延伸至所述旋转圆筒的周围，在所述旋转圆筒与所述压电片之间设有压电片受迫振源。
在所述机架上设有压电片限位结构。
所述压电片受迫振源包括相互面对的磁片Ⅰ和磁片Ⅱ，所述磁片Ⅰ固定在所述压电片自由端的内侧，所述磁片Ⅱ固定在所述旋转圆筒的外侧。
所述压电片受迫振源是设置在所述压电片自由端的撞击物，所述撞击物凸出在所述旋转圆筒的外侧，二者固接。
所述撞击物是凸棱，所述凸棱形成在所述旋转圆筒的外侧，并顺着所述旋转圆筒的长度方向延伸。
本实用新型具有的优点和积极效果是：通过在悬臂压电片的自由端设置振源，并采用风力驱动振源的结构，实现压电片受迫振动，进而实现风能到电能的转换，使该风能集电装置可以在较小的风力下有效稳定地工作，工作效率高，体积小，成本低，可适用于城市、普通居民区及酒店等高层建筑以及地铁或高铁车站等领域。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1、扇叶；2、旋转圆筒；3、压电片；3-1、压电片的固定端；3-2、压电片的自由端；4-1、磁片Ⅰ；4-2、磁片Ⅱ。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，一种他激振动式风能集电装置，包括扇叶1、旋转圆筒2和电能收集装置(图中未示出)，所述扇叶1和所述旋转圆筒2通过增速装置连接，在所述旋转圆筒2的周围设有与所述电能收集装置连接的压电片3，所述压电片3采用悬臂结构，压电片固定端3-1连接在机架(图中未示出)上，压电片自由端3-2延伸至所述旋转圆筒2的周围，在所述旋转圆筒2与所述压电片3之间设有压电片受迫振源。
在本实施例中，在所述机架上设有压电片限位结构(图中未示出)，以防止压电片变形过大出现折断现象。
在本实施例中，所述压电片受迫振源包括相互面对的磁片Ⅰ4-1和磁片Ⅱ4-2，所述磁片Ⅰ4-1固定在所述压电片自由端3-2的内侧，所述磁片Ⅱ4-2固定在所述旋转圆筒2的外侧，依靠磁片Ⅰ4-1和磁片Ⅱ4-2之间的相互吸引力或排斥力实现压电片的振动，是一种非接触式的他激振动结构，能够避免接触式他激振动对压电片的损坏。具体工作原理为：在旋转圆筒2的旋转过程中，当固定在旋转圆筒2外侧的磁片Ⅱ4-2与固定在所述压电片自由端3-2内侧的磁片Ⅰ4-1相互靠近或相互平行时，将产生相互吸引或排斥的作用力，带动压电片3向一侧产生弯曲变形，当固定在旋转圆筒2外侧的磁片Ⅱ4-2与固定在所述压电片自由端3-2内侧的磁片Ⅰ4-1相互远离时，磁力逐渐减小甚至消失，发生弯曲变形的压电片3在自身弹性力的作用下发生振动。
上述压电片受迫振源还可以采用以下结构：在所述压电片自由端3-2设置撞击物，所述撞击物凸出在所述旋转圆筒2的外侧，二者固接。更具体地讲，所述撞击物可以是凸棱，所述凸棱形成在所述旋转圆筒2的外侧，并顺着所述旋转圆筒2的长度方向延伸，利用风力驱动撞击物做圆周运动，使撞击物有停歇周期性地碰撞压电片自由端3-2，进而使压电片3产生持续而稳定的周期振动。
本实用新型的工作原理：
扇叶1在风力的推动下，通过增速装置带动旋转圆筒2高速旋转，在旋转圆筒2的旋转过程中，压电片受迫振源带动压电片3振动，利用压电片3的材料特性(压电效应)产生电流，流入电能收集装置进行电能的收集。
尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种他激振动式风能集电装置，包括扇叶、旋转圆筒和电能收集装置，所述扇叶和所述旋转圆筒通过增速装置连接，其特征在于，在所述旋转圆筒的周围设有与所述电能收集装置连接的压电片，所述压电片采用悬臂结构，压电片固定端连接在机架上，压电片自由端延伸至所述旋转圆筒的周围，在所述旋转圆筒与所述压电片之间设有压电片受迫振源。
2.根据权利要求1所述的他激振动式风能集电装置，其特征在于，在所述机架上设有压电片限位结构。
3.根据权利要求1所述的他激振动式风能集电装置，其特征在于，所述压电片受迫振源包括相互面对的磁片Ⅰ和磁片Ⅱ，所述磁片Ⅰ固定在所述压电片自由端的内侧，所述磁片Ⅱ固定在所述旋转圆筒的外侧。
4.根据权利要求1所述的他激振动式风能集电装置，其特征在于，所述压电片受迫振源是设置在所述压电片自由端的撞击物，所述撞击物凸出在所述旋转圆筒的外侧，二者固接。
5.根据权利要求4所述的他激振动式风能集电装置，其特征在于，所述撞击物是凸棱，所述凸棱形成在所述旋转圆筒的外侧，并顺着所述旋转圆筒的长度方向延伸。
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