CN103490668A - 一种基于压电效应的风能利用装置 - Google Patents

一种基于压电效应的风能利用装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103490668A
CN103490668A CN201310423274.7A CN201310423274A CN103490668A CN 103490668 A CN103490668 A CN 103490668A CN 201310423274 A CN201310423274 A CN 201310423274A CN 103490668 A CN103490668 A CN 103490668A
Authority
CN
China
Prior art keywords
axle
wind power
utilization device
power utilization
device based
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310423274.7A
Other languages
English (en)
Inventor
黄玉龙
黄思师
张岳
吴启亮
孙志强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN201310423274.7A priority Critical patent/CN103490668A/zh
Publication of CN103490668A publication Critical patent/CN103490668A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于压电效应的风能利用装置，包括将风能转化为机械能的叶片、将机械能转换为电能的压电振子以及传递动力的轴，所述轴垂直于风向设置，所述叶片与轴固连，在所述轴上固设有凸轮，所述压电振子一端固定，另一端与凸轮表面接触。本发明采用S型叶片，具有启动性良好，加工便宜，输出力矩大等优点，应用范围广阔；凸轮可设计多个凸起以及提高对应的压电振子数量，可增大压电振子的受激频率，同时凸起设计一定弧度，有效延长激励时间即高电压输出时间，减小冲击力，提高压电振子使用寿命，提高发电效率，使得风能利用率最大化。

Description

一种基于压电效应的风能利用装置
技术领域
本发明属于风能发电领域，具体涉及一种基于压电效应的风能利用装置。
背景技术
压电技术作为一种新型的能量收集方式，以其能量转换效率高、结构简单、无电磁干扰、易于实现整体结构的微型化与集成化等优点，已经成为国内外振动发电领域研究的重点。利用压电效应发电多采用压电振子，利用惯性使压电振子做自由振动、冲击自由振动、强迫振动，实现收集环境中的振动能等为无线传感节点供电。
目前利用压电振子收集风能的研究并不多见，美国德克萨斯州大学电子工程师沙善克·普里亚发明了一个叶片直径只有10cm的袖珍风车，其采用12片压电振子，12个凸轮，可以在16km/h的风速下得到7.5mW的持续电能，其风车的叶片采用水平式风车，对风向、风速要求高，压电振子应用过多且易损坏，总体效率不高，实用性并不理想。
发明内容
本发明的结合收集风能的叶片和压电振子的压电效应，提供了一种可有效收集风能的能量收集装置，其结构简单，成本低，加工及安装方便，发电效率高。
本发明采用如下技术方案实现：一种基于压电效应的风能利用装置，包括将风能转化为机械能的叶片、将机械能转换为电能的压电振子以及传递动力的轴5，所述轴5垂直于风向设置，所述叶片与轴5固连，在所述轴5上固设有凸轮9，所述压电振子8一端固定，另一端与凸轮9表面接触。
所述叶片以轴5的轴线为中心线均匀布置，其叶面与轴5的轴线平行。
所述叶片为两片半圆形的叶片，分别设置在轴5的轴线两侧组成一个整体为S形的叶片。
所述叶片沿轴5的轴向设置有至少两级，相邻两级叶片之间的位置交错布置。
所述叶片两端设有增加叶片的整体强度的圆盘6。
所述压电振子设置在固定设置的振子固定环上，所述振子固定环与轴5同轴设置，其内侧设有凹槽，所述压电振子8一端置于所述凹槽内并通过固定块7卡装固定。
所述压电振子8沿振子固定环的径向布置，并且以轴5的轴线为中心线均匀布置。
所述压电振子8的数量为所述凸轮9凸起数量的两倍。
所述振子固定环和凸轮沿轴5的轴线设置有至少两套。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、S型叶片具有启动性良好，加工便宜，输出力矩大等优点，与压电振子相结合，使得风能利用更加简单有效，在获得较大转矩的同时扩大了可适用的风速范围，使得应用范围更加广阔。
2、凸轮可设计多个凸起以及提高对应的压电振子数量，可增大压电振子的受激频率，同时凸起设计成一定弧度，可有效延长激励时间即高电压输出时间，减小冲击力，提高压电振子使用寿命，提高发电效率，两组压电振子发电模块使得风能利用率最大化。
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为实施例中本发明的结构示意图。
图2为叶片俯视图。
图3为压电振子和振子固定环结构示意图。
图4为振子固定环俯视图。
图中标号：1-一级叶片，2-二级叶片，3-一级振子固定环，4-二级振子固定环，5-轴，6-圆盘，7-固定块，8-压电振子，9-凸轮。
具体实施方式
实施例
参见图1至图4，图中的基于压电效应的风能利用装置包括叶片、压电振子和轴，其中叶片将风能转化为机械能、轴传递动力，压电振子将轴传递的机械能转换为电能。
具体参见图1，本实施例中，轴5竖直设置，两级叶片沿轴5的轴线固设在轴的上半部，具体的，两级叶片均以轴5的轴线为中心线均匀布置，其叶面与轴5的轴线平行，更进一步具体参见图2，本实施例优选的叶片为两片半圆形的叶片，分别设置在轴5的轴线两侧组成一个整体为S形的叶片，其中上部的一级叶片1和二级叶片2之间的位置交错布置，这样的叶片布置方式能够保证叶片收集风能的连续性，并且在每级叶片上下两端设有增加叶片的整体强度的圆盘6，防止叶片在收集风能时产生变形。叶片大小尺寸可根据具体使用环境做适当调整。
结合参见图1、图3和图4，在轴5的下半部上固设有两级凸轮9，压电振子8一端固定，另一端与对应的凸轮9表面接触。具体固定结构参见图3和图4，压电振子设置在两级固定设置的振子固定环上，其中一级振子固定环3和二级振子固定环4与轴5同轴并且沿轴5的轴线上下设置，其内侧设有均布有六个凹槽，长条形的压电振子8一端置于振子固定环的凹槽内并通过固定块7卡装固定。优选的，压电振子8沿振子固定环3的径向布置，并且以轴5的轴线为中心线均匀布置。在凸轮9的径向上均布有三个凸起部，每个凸起部的弧度优选为弧度为60°。增加压电振子和凸轮凸起的数量可增大压电振子的受激频率，同时凸起设计成一定弧度，可有效延长激励时间即高电压输出时间，减小冲击力，提高压电振子使用寿命，提高发电效率，两组压电振子发电模块使得风能利用率最大化。压电振子可根据使用环境具体选择，可大可小，数目可多可少。
在具体使用时，可将本装置固定于任何适合的地方，配合其他稳压整流元件使用。本发明利用压电的优异发电特性，结合性能优异的S型叶片，实现更大范围的风能利用，多凸起弧度凸轮可有效提高发电效率，延长使用寿命，可用于偏远地区的无线传感器供电等。

Claims (9)

1.一种基于压电效应的风能利用装置，其特征在于：包括将风能转化为机械能的叶片、将机械能转换为电能的压电振子以及传递动力的轴（5），所述轴（5）垂直于风向设置，所述叶片与轴（5）固连，在所述轴（5）上固设有凸轮（9），所述压电振子（8）一端固定，另一端与凸轮（9）表面接触。
2.根据权利要求1所述的一种基于压电效应的风能利用装置，其特征在于：所述叶片以轴（5）的轴线为中心线均匀布置，其叶面与轴（5）的轴线平行。
3.根据权利要求2所述的一种基于压电效应的风能利用装置，其特征在于：所述叶片为两片半圆形的叶片，分别设置在轴（5）的轴线两侧组成一个整体为S形的叶片。
4.根据权利要求3所述的一种基于压电效应的风能利用装置，其特征在于：所述叶片沿轴（5）的轴向设置有至少两级，相邻两级叶片之间的位置交错布置。
5.根据权利要求2或3所述的一种基于压电效应的风能利用装置，其特征在于：所述叶片两端设有增加叶片的整体强度的圆盘（6）。
6.根据权利要求1所述的一种基于压电效应的风能利用装置，其特征在于：所述压电振子设置在固定设置的振子固定环上，所述振子固定环与轴（5）同轴设置，其内侧设有凹槽，所述压电振子（8）一端置于所述凹槽内并通过固定块（7）卡装固定。
7.根据权利要求6所述的一种基于压电效应的风能利用装置，其特征在于：所述压电振子（8）沿振子固定环的径向布置，并且以轴（5）的轴线为中心线均匀布置。
8.根据权利要求6或7所述的一种基于压电效应的风能利用装置，其特征在于：所述压电振子（8）的数量为所述凸轮（9）凸起数量的两倍。
9.根据权利要求8所述的一种基于压电效应的风能利用装置，其特征在于：所述振子固定环和凸轮沿轴（5）的轴线设置有至少两套。
CN201310423274.7A 2013-09-17 2013-09-17 一种基于压电效应的风能利用装置 Pending CN103490668A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310423274.7A CN103490668A (zh) 2013-09-17 2013-09-17 一种基于压电效应的风能利用装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310423274.7A CN103490668A (zh) 2013-09-17 2013-09-17 一种基于压电效应的风能利用装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103490668A true CN103490668A (zh) 2014-01-01

Family

ID=49830677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310423274.7A Pending CN103490668A (zh) 2013-09-17 2013-09-17 一种基于压电效应的风能利用装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103490668A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105680548A (zh) * 2016-02-19 2016-06-15 北京理工大学 一种无线传感节点的自供能装置
CN106602929A (zh) * 2016-12-22 2017-04-26 苏州市职业大学 一种圆盘式压电发电装置
CN106899227A (zh) * 2017-03-30 2017-06-27 东北林业大学 一种增强型的智能驱动电动机
CN108035850A (zh) * 2017-12-28 2018-05-15 西南交通大学 一种风向自适应的风能采集装置
CN110755947A (zh) * 2019-11-25 2020-02-07 佛山市顺德区美的洗涤电器制造有限公司 油烟净化装置
CN112901419A (zh) * 2021-01-29 2021-06-04 武汉理工大学 一种集成颤振效应的压电风能收集装置
CN109113936B (zh) * 2018-10-09 2023-10-27 西南交通大学 一种隧道活塞风发电装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201065808Y (zh) * 2007-03-12 2008-05-28 毛立晓 车用卧式风力发电装置
US20100052324A1 (en) * 2005-10-18 2010-03-04 Board Of Regents, The University Of Texas System Piezoelectric windmill apparatus
CN202856658U (zh) * 2012-08-07 2013-04-03 南京航空航天大学 用于微风发电装置的压电阵子
CN103259323A (zh) * 2013-05-04 2013-08-21 大连理工大学 基于太阳能-风能互补的wsn节点自供电***

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100052324A1 (en) * 2005-10-18 2010-03-04 Board Of Regents, The University Of Texas System Piezoelectric windmill apparatus
CN201065808Y (zh) * 2007-03-12 2008-05-28 毛立晓 车用卧式风力发电装置
CN202856658U (zh) * 2012-08-07 2013-04-03 南京航空航天大学 用于微风发电装置的压电阵子
CN103259323A (zh) * 2013-05-04 2013-08-21 大连理工大学 基于太阳能-风能互补的wsn节点自供电***

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105680548A (zh) * 2016-02-19 2016-06-15 北京理工大学 一种无线传感节点的自供能装置
CN106602929A (zh) * 2016-12-22 2017-04-26 苏州市职业大学 一种圆盘式压电发电装置
CN106899227A (zh) * 2017-03-30 2017-06-27 东北林业大学 一种增强型的智能驱动电动机
CN108035850A (zh) * 2017-12-28 2018-05-15 西南交通大学 一种风向自适应的风能采集装置
CN108035850B (zh) * 2017-12-28 2023-04-28 西南交通大学 一种风向自适应的风能采集装置
CN109113936B (zh) * 2018-10-09 2023-10-27 西南交通大学 一种隧道活塞风发电装置
CN110755947A (zh) * 2019-11-25 2020-02-07 佛山市顺德区美的洗涤电器制造有限公司 油烟净化装置
CN110755947B (zh) * 2019-11-25 2023-09-05 佛山市顺德区美的洗涤电器制造有限公司 油烟净化装置
CN112901419A (zh) * 2021-01-29 2021-06-04 武汉理工大学 一种集成颤振效应的压电风能收集装置
CN112901419B (zh) * 2021-01-29 2022-11-29 武汉理工大学 一种集成颤振效应的压电风能收集装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103490668A (zh) 一种基于压电效应的风能利用装置
CN102723894B (zh) 旋转压电发电装置
CN202503456U (zh) 压电-磁电混合能量收集装置
CN102647112B (zh) 旋转式压电发电装置
CN103701364B (zh) 一种风致振动宽频带压电发电装置
CN102611351A (zh) 压电-磁电混合能量收集装置
CN203951386U (zh) 一种宽频带微型压电振动能量收集器
CN103684047B (zh) 一种风力带动的旋转式压电电磁混合发电机
CN202663322U (zh) 旋转压电发电装置
CN102820807B (zh) 端面凸轮激励和限位的大功率旋转式压电风力发电机
CN203645578U (zh) 一种风致振动宽频带压电发电装置
CN104092406A (zh) 一种自发电储能装置
CN103346696A (zh) 阵列式复合能量采集器
CN102170246A (zh) 带柔性梁结构的振动式微型风力发电机
CN203416190U (zh) 一种旋转式手动压电发电装置
CN202634320U (zh) 悬臂梁式压电发电机
CN202721628U (zh) 端面凸轮激励和限位的大功率旋转式压电风力发电机
CN205283430U (zh) 一种刚柔复合梁风能发电装置
CN107070302A (zh) 一种带滚动体的碰撞式环境动能采集阵列
CN204361938U (zh) 一种l型梁结构内共振宽频振动能量采集器
CN114244094B (zh) 一种多风向自适应电磁-压电复合发电装置
CN207069869U (zh) 多点碰撞低频电磁能量收集***
CN103580537B (zh) 一种阶梯式压电发电机
CN201757040U (zh) 震动发电装置
CN202634321U (zh) 一种植入式压电发电装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140101