[发明专利]一种增强激励的田字形全风向风致振动压电俘能装置

权利要求书

1.一种增强激励的田字形全风向风致振动压电俘能装置，其特征在于，包括：基座、主轴、水平连接件、竖直连接件、3个振子和换能器；所述主轴安装在基座上，所述水平连接件一端套接在主轴上另一端安装有振子，在水平方向上形成串联双圆柱俘能系统拾取水平方向风能产生振动，所述竖直连接件两端均安装有振子，在竖直方向上形成串联双圆柱俘能系统拾取竖直方向风能产生振动，所述水平连接件与竖直连接件十字交叉相连，并在相连处贴装有换能器，所述换能器将分别在水平和竖直方向上的两套串联双圆柱俘能系统拾取风能所获得的振动能转化为电能，所述水平连接件可以在风力驱动下绕主轴旋转，因此在风向改变时，两套串联双圆柱俘能系统可以在风力驱动下进行自适应调整来维持串联双圆柱俘能状态，从而响应全风向激励。

2.根据权利要求1所述一种增强激励的田字形全风向风致振动压电俘能装置，其特征在于：所述基座上安装有用于固定主轴的固定件，主轴上套接有绝缘套筒，绝缘套筒外部套接有导电套筒。

3.根据权利要求1所述一种增强激励的田字形全风向风致振动压电俘能装置，其特征在于：所述水平连接件可以绕主轴轴线做旋转运动，并与主轴之间隔有用于提供一定摩擦力的摩擦套筒，用以防止在振子振动过程中出现“打滑”现象。

4.根据权利要求3所述一种增强激励的田字形全风向风致振动压电俘能装置，其特征在于：所述摩擦套筒为绝缘体且一侧开口，在开口处安装有导线接头，导线接头上安装有用于固定导线的接线螺钉。

5.根据权利要求1所述一种增强激励的田字形全风向风致振动压电俘能装置，其特征在于：所述水平连接件和竖直连接件材质为铜，并且水平连接件与主轴连接一侧有开口便于引出电能的导线穿过。

6.根据权利要求1所述一种增强激励的田字形全风向风致振动压电俘能装置，其特征在于：所述换能器用于将机械能转换为电能，包括2片陶瓷压电片和铜膜，2片陶瓷压电片分别贴装于水平连接件和竖直连接件表面且极性相反，并在中间隔有铜膜作为其公共端。

7.一种基于权利要求6所述的一种增强激励的田字形全风向风致振动压电俘能装置的风能采集方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：某一时刻，若本装置受到水平方向上的自然风激励，依靠水平连接件连接的主轴和振子在水平方向上形成串联双圆柱俘能系统通过拾取风能产生垂直于风向的周期性振动；若本装置受到竖直方向上的自然风激励，依靠竖直连接件连接的2个振子在竖直方向上形成串联双圆柱俘能系统通过拾取风能产生垂直于风向的周期性振动；

步骤二：水平连接件和竖直连接件将振动传导至换能器，使换能器中的陶瓷压电片在厚度方向上产生周期性形变，陶瓷压电片采用正压电效应将振动能转换为电能；

当下一时刻，风向改变时，由于水平连接件可以在风力驱动下绕主轴旋转，因此水平和竖直方向上的两套串联双圆柱俘能系统可以在风力驱动下进行自适应调整来维持串联双圆柱俘能状态，然后再重复步骤一和二，由此便可充分利用自然界的各向风能产生电能，也可时刻维持串联双圆柱俘能状态来增大俘能器的俘能效率。