[发明专利]一种用于风致涡激振动发电机的摆动压电式能量转化装置

说明书

本发明公开了一种用于风致涡激振动发电机的摆动压电式能量转化装置，包括固定支撑机构、能量转化机构。本发明基于风致涡激振动发电机的捕能机构收集得到的振动机械能，由固定支撑机构的上连杆与其捕能机构相对接，利用支撑架的球面副球面配合支撑将其收集到的振动机械能转化为下连杆的摆动机械能；然后利用圆形不均质量块在起到一定回复作用的同时，将下连杆的摆动通过驱动磁铁和受驱磁铁的相互作用，转化为压电片的振动，从而将机械能转化为电能；由于减少了机械结构的使用，从而降低了能量传递过程中的损耗，也大大简化了结构，从而使发电效率提高。

技术领域

本发明涉及一种用于风致涡激振动发电机的摆动压电式能量转化装置。

背景技术

当今，世界能源需求增长迅速，由于长期以来人类对传统化石能源的过度开采,导致其已经无法满足人们的需求。迫切的能源需求使人们将目光投向了清洁、可再生能源的开发和利用，其中风能因其总量大、取之不尽用之不竭、清洁无污染等特点，受到了越来越多研究人员的重视和研究。

在目前的利用风能的领域，大多集中在传统风力发电机的研究。传统风力发电机的原理是，利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。传统风力发电机主要为两种：水平轴风力发电机与垂直轴风力发电机。目前大多数都采用水平轴风力发电机，其中叶片是其关键部件，且尺寸可达到35到40米。这些巨型叶片旋转会带来大量的噪音，会危害当地的生态坏境，给周围的鸟类活动带来影响。由于传统风力发电机机组庞大，用地面积巨大，一般会安装在地广人稀的较为偏远地区、草原、山顶或者浅海地区，这给安装、运输、维修带来了巨大的不便，增加了成本。

风致涡激振动发电机是无叶片风力发电机，是利用卡门涡街现象提出的新型发电机。相比较于传统的风力发电机，具有制造维修成本低、结构紧凑、噪声小等优点，可以应用在民用领域。这种风致涡激振动发电机是利用风经过捕能柱，在捕能柱后面产生周期性漩涡脱落，出现涡激振动，使得捕能柱受到交变的横向力而振动，进而利用此机械能并将其转化为电能。现有的风致涡激振动发电机的能量转化装置，通常将振动能通过机械装置转化为直线运动的机械能，再利用直线发电机进行发电。但机械装置转化振动能的过程中会产生较大的能量损耗，导致能量的转化效率降低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、工作可靠、能量利用率高的用于风致涡激振动发电机的摆动压电式能量转化装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种用于风致涡激振动发电机的摆动压电式能量转化装置，包括固定支撑机构、能量转化机构；

所述固定支撑机构包括支撑架、上连杆、下连杆、固定支撑筒、底座；所述底座放置在地面上，固定支撑筒底部与底座固联，支撑架与固定支撑筒顶部固定连接，上连杆、下连杆分别位于支撑架上、下方，且上连杆和下连杆之间通过支撑架上的球面副连接；

所述能量转化机构包括压电片、驱动磁铁、受驱磁铁、轴承、圆形不均匀质量块、安装底盘；其中圆形不均匀质量块可转动安装在下连杆上，圆形不均匀质量块的周向位置均匀布置m个驱动磁铁；安装底盘内圈固联在下连杆下端，m个压电片均匀分布在安装底盘上，压电片远离圆形不均匀质量块的一端固定在安装底盘上，压电片靠近圆形不均匀质量块的一端悬空，2m个受驱磁铁两两对称布置在压电片的悬空一端。

上述用于风致涡激振动发电机的摆动压电式能量转化装置，所述圆形不均匀质量块通过轴承安装在下连杆上，其形状为圆形轮毂状，圆形不均匀质量块周向均匀分布有m/2个小块，其中m/2-1个小块为空心，最后一个小块为实心。

上述用于风致涡激振动发电机的摆动压电式能量转化装置，所述圆形不均匀质量块位于安装底盘上方且靠近安装底盘设置.

上述用于风致涡激振动发电机的摆动压电式能量转化装置，所述m个压电片呈环形分布在安装底盘上，相邻压电片之间间隔角度为360°/m。