[发明专利]一种全风向、宽工作风速的微风能量收集器

说明书

本发明公开了一种全风向、宽工作风速的微风能量收集器，包括外壳、旋转轴以及集流器，所述外壳的内腔顶部设有升降台，所述升降台的内侧底部设有离心离合器，所述升降台的中部内侧开设有半球槽，且所述离心离合器嵌入设置在半球槽，所述离心离合器包括第一套管以及三个离心体，三个离心体的边缘处均与升降台抵接，所述第一套管的外周面分别固定设有三个第一凸杆以及三个第二凸杆。本发明在低风速时，升降台外壁的第一磁铁块与外壳内壁的压电片顶端的第二磁铁块产生斥力使压电片发生形变，基于压电效应发电；当风速逐渐变大时，升降台外壁的第一磁铁块与外壳内壁的闭合线圈由于电磁感应发电，达到了低启动风速、宽工作风速的目的。

技术领域

本发明涉及微风能量收集技术领域，具体为一种体积小、寿命长、成本低、能量密度高的微风能量收集器，尤其是解决全风向风能收集、低启动风速、宽工作风速、全风速下高能量收集效率等方面的技术。

背景技术

近年来，随着微电子、MEMS和通信等技术的快速发展，多功能、低功耗的微小型传感器、执行器等器件与系统取得了重要的进展，在交通、医疗、信息、环境、航空航天等军民领域有着重要的应用需求。当前，微型器件与系统均采用传统的化学电池作为电源，而化学电池存在体积大、寿命短、对环境污染大等问题，已成为制约微系统发展的技术瓶颈。环境能量收集器受到了国内外研究者的广泛关注，它能够源源不断地将环境中各种形式的能量(太阳能、振动能、流体动能等)转化为电能，具有体积小、寿命长、成本低、免维护等显著优点，是解决微型器件与系统电源问题的有效途径。

风能作为一种新能源，是人类可以利用的最丰富的能源。取之不尽，用之不竭，同时是一种洁净的能源。在开发利用时，不会产生废渣、废水、废气、也没有噪音，更不会影响生态平衡。绝对不会造成污染和公害。

现有技术存在以下不足：现有的风能收集器仅在风速较大时才能起到能量收集的效果。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于电磁感应和压电效应一体的全风向、宽工作风速的微风能量收集器，能够完善微能源技术体系，为微小型器件与系统的电源问题提供一种有效的解决方案，具有重要的科学意义与应用价值。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种全风向、宽工作风速的微风能量收集器，包括外壳、旋转轴以及集流器，所述外壳的内腔顶部设有升降台，所述升降台的内侧底部设有离心离合器，所述升降台的中部内侧开设有半球槽，且所述离心离合器嵌入设置在半球槽，所述离心离合器包括第一套管以及三个离心体，且三个离心体关于第一套管呈中心对称分布，三个离心体的边缘处均与升降台抵接，所述第一套管的外周面分别固定设有三个第一凸杆以及三个第二凸杆，且所述第一凸杆的长度大于第二凸杆的长度，所述第二凸杆的端部与离心体抵接；

所述第一套管的内侧底部固定设有连管，所述升降台的底部中心处固定设有第二套管，且所述第二套管与连管滑动连接，所述第二套管的顶部固定设有弹簧，且所述第二套管与第一套管通过弹簧活动连接，所述升降台的外周面底部固定设有多个第一磁铁块，所述外壳内侧边缘处固定设有多个压电片，多个压电片的端部均固定设有第二磁铁块，且所述第一磁铁块与第二磁铁块的相近一侧磁极相同，所述外壳的内侧底部固定设有闭合线圈。

优选的，所述旋转轴活动设置于外壳的内腔中心处，所述集流器设置于旋转轴的顶端，所述集流器包括固定套以及四个集流罩，且四个所述集流罩与固定套均通过支架固定连接，四个所述集流罩关于固定套呈中心对称分布，所述固定套与旋转轴的顶端固定焊接。

优选的，三个离心体的内侧中心处均开设有凹槽，且所述第二凸杆的端部均与凹槽相适配，所述第一套管的底部外侧固定设有圆盘，三个离心体的底部均固定设有滑块，且三个离心体均与圆盘通过滑块滑动连接。

优选的，所述连管的顶端与第一套管固定连接，所述第二套管的内部两侧均固定设有方形块，所述连管的外侧开设有与方形块位置相对应的滑槽，且所述方形块与滑槽相适配。