[发明专利]一种风力带动的旋转式压电电磁混合发电机

说明书

技术领域

本发明属于新能源技术领域，涉及一种风力带动的旋转式压电电磁混合发电机，用于收集环境中的风能并将其转换为电能。

背景技术

目前，能源危机日渐凸显其严峻性，给人们的日常生活造成了极大的不便，新能源技术成为缓解能源危机的有效手段受到人们的重视。人们对风能的利用历史悠久，其主要利用手段是建造大型风力发电站，并且所利用的风能多是高速状态下的风能，而低速状态下的风能利用往往被人们忽视。而更广泛存在的是这种低速状态下的风能，设计可将低速风能收集利用转化成电能的微能源供能方案就显得十分有价值。

环境中无时无刻都存在着风能，利用风力发电是一种清洁可再生能源，受到关注，从当前的申请的专利来看，如中国专利申请号为201120014730.9的由丁镛发明的“利用压电材料发电的风力发电机及其辅助机具”，该发电机主要利用压电发电，又如申请号为201010512070.7的由余建平等人发明的“风力发电机”，该发电机主要利用电磁发电，它们都是单一型发电装置，即压电发电或电磁发电，极少有将两种发电方式进行混合。压电发电缺点是内阻高，而且产生的电流较小，电磁发电要求工作频率高，单独使用一种发电方式还有很大一部分余能没有被收集，发电效率较低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，发明一种风力带动的旋转式压电电磁混合发电机，发电方式混合了压电发电和电磁发电，利用环境中的低速风能和压电式风力发电余能进行电磁发电，提高了风电转化效率。本发明采用压电晶体和电磁线圈作为中间换能机构具有清洁无污染，性能稳定。

本发明采用的技术方案是一种风力带动的旋转式压电电磁混合发电机，其特征在于：该发电机由风能收集部件，压电发电部件，电磁发电部件以及整流电路组成。

所述风能收集部件由风扇头1、风扇叶2、主轴3、主轴固定支架18组成；其中，风扇头1与主轴3之间采用键连接，主轴3通过2个轴承17和17'支撑在主轴固定支架18上。

所述压电发电部件由压电双晶梁组件、主轴3、压电双晶梁上的端部磁铁9、固定激振磁铁的转盘11、底座12、固定压电双晶梁的夹具14、电机支架15、电机固定螺母16、电机固定螺栓19、转盘上的激振磁铁20组成；其中，压电双晶梁组件由压电双晶梁的金属中性层10和压电双晶梁的压电层13构成，并且两层压电晶体采用并联输出方式，转盘11与压电双晶梁的端部磁铁9正对，转盘11上激振磁铁20的个数与压电双晶梁的个数相同，压电双晶梁上的端部磁铁9与转盘11上的激振磁铁20在竖直方向上正对，电机支架15与底座12相连，电机主体通过固定螺栓19和固定螺母16与电机支架15相连，电机固定螺栓19和螺母16共4对，绕主轴成圆周阵列分布，压电双晶梁通过夹具14固定在电机主体上，夹具14通过上下两个加紧板在压电双晶梁金属中性层10上夹紧，在压电双晶梁压电层的上下表面引出电极f、f'以及金属中性层上引出g；

所述电磁发电部件由主轴3、线圈圆盘固定螺母4、线圈圆盘支架5、线圈6、固定线圈的圆盘7、线圈圆盘固定螺栓8、压电双晶梁上的端部磁铁9、固定激振磁铁的转盘11、底座12、转盘上的激振磁铁20组成；其中，主轴3与固定线圈的圆盘7之间采用键连接，主轴3与固定激振磁铁20的转盘11之间采用键连接，线圈6通过粘接固定在圆盘7的凹槽中，并围绕主轴3呈圆周阵列分布，线圈6的数目与转盘11上的激振磁铁20数目相同，并与激振磁铁20和压电双晶梁上的端部磁铁9外侧面正对，圆盘7通过支架5与底座12连接，而圆盘通过固定螺母4与固定螺栓8与支架5相连，线圈圆盘固定螺栓8和螺母4共4对，绕主轴成圆周阵列分布，在线圈两端的导线处分别引出电极d、e；

所述整流电路为后续收集电能的电路，压电电磁产生的交流电经过整流电路变成直流电，其中，压电发电部分和电磁发电部分各自接标准整流电路，压电发电部分产生的电能收集在电容C₁、电阻R₁两端，电磁发电产生的电能收集在电容C₂、电阻R₂两端。