[发明专利]一种双形态多功能压电风能收集装置

说明书

本发明提供一种双形态多功能压电风能收集装置，属于压电风能收集领域。来自不同方向的风吹打复合风扇，复合风扇转动时带动与其同轴相连的转盘转动，转盘外圈凸齿或是在冲击式激励下击打圆形主架上的压电梁，或是在非接触式磁激励下利用其与压电梁自由端上磁铁之间的斥力使得压电梁变形，进而驱动压电梁工作。该装置基本结构包括圆形主架、复合风扇、转盘、大三角架、小三角架、压电梁。本发明解决了现有的压电风能收集装置功能单一、不适用于风向多变的环境中，装置只适合PZT或PVDF梁，且只能保证单一数量的多梁工作时实现均匀分布等不足。

技术领域

本发明属于压电风能收集领域，涉及一种风能到旋转机械能，再将旋转机械能通过压电效应转变为电能的能量转换装置，尤其涉及一种双形态多功能压电风能收集装置。

背景技术

压电能量收集技术简单易行，且绿色无污染。利用压电介质收集风能作为一种全新的发电技术可以实现无线传感器网络自供电；尤其在一些常规供电模式难以发挥作用的极端环境里，压电风能发电技术也能发挥作用，因此具有很好的研究价值与应用潜力。

现行的压电风能收集装置主要分为直接作用和间接作用两种。直接作用即风直接掠过压电片，利用颤振机理使压电梁振动，此种模式最为简单，但压电悬臂梁只在其固有频率处有较大振幅，且振动状态不稳定，因此实用性上很受限；间接方式即先将风能通过旋转机械变为机械能，再将机械能通过压电片的变形转变为电能，输出更稳定且工作的风速范围更宽，因此实用性更好；本发明所涉及的装置属于后者。

专利201010519391.X公开的一种利用风能的压电能量收集方法及装置采用风能驱动旋转载体转动，带动其上的永磁体转动，对压电梁上的磁体产生磁力，从而驱动压电梁变形。专利201220330059公开的压电式风力发电装置的突出特点为使用调速开关控制通风量，并采用集约装置聚集风能，从而使得发电效果更佳。专利201410609727.X所公开的风速自调节及低风速可开启的压电风能收集装置采用风扇叶片击打三角形梁，并通过喇叭状集约风道与伞状整流装置更加有效的将风能转换为电能。以上专利中所涉及的装置功能单一，不适用于风向多变的环境中，装置只适合刚性梁或柔性梁，且只能保证单一数量的多梁工作时实现均匀分布。本发明提出的一种双形态多功能压电风能收集装置则克服了上述不足，风能收集效果更佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现行压电风能收集系统功能单一，无法用于风向多变的环境，工作梁的数量单一等不足，提供一种双形态多功能压电风能收集方法及装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种双形态多功能压电风能收集装置，来自不同方向的风吹打复合风扇，复合风扇转动时带动与其同轴相连的转盘转动，转盘外圈凸齿13或是在冲击式激励下击打圆形主架4上的压电梁，或是在非接触式磁激励下利用其与压电梁自由端上磁铁之间的斥力使得压电梁变形，进而驱动压电梁工作。该装置基本结构包括圆形主架4、复合风扇、转盘、大三角架22、小三角架15、压电梁。

所述圆形主架4由两个环形平面结构构成，二者平行设置。圆形主架4的两环形面上在相对应的位置分别打有5～8个对孔7，通过对孔7将压电梁均匀分布在圆形主架4上，即在圆形主架上最多可以均匀分布8个压电梁。圆形主架4的端部设有与环形平面垂直的结构，该结构上设有直立孔5，且在该结构的一端设有一个与环形平面平行的凸起，该凸起上设有一个横放孔6，直立孔5或横放孔6用于将圆形主架4以直立或横放的状态固定。

所述转盘固定在圆形主架4内部的中心轴线上，包括转盘内轴11和转盘外圈12两部分，转盘内轴11由大三角架22和小三角架15固定在圆形主架4的中轴线上，转盘外圈12通过螺纹与转盘内轴11连接，转盘外圈12上均匀分布凸齿13，用来粘接永久磁铁10。单个压电梁所受激励频率由转盘转速和转盘上凸齿13的个数共同决定，通过控制外圈12上的凸齿13数量改变激励频率。