一種采集風(fēng)能的壓電發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種采集風(fēng)能的壓電發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)能是太陽能的一種轉(zhuǎn)化形式，是一種不產(chǎn)生任何污染物排放的可再生的又可隨處取用的自然能源。傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)載荷引起轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步利用轉(zhuǎn)子和定子間的相對運(yùn)動(dòng)切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的供電。但這種供電方式規(guī)模較大，工藝復(fù)雜，不合適用于微電子器件供電。
[0003]近年來隨著大規(guī)模分布式無線傳感系統(tǒng)以及微電子器件的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的化學(xué)電池供能方式雖在一定程度上滿足需求，但其顯示的弊端越來越明顯，比如體積較大，壽命有限，需要定期更換等問題?；陲L(fēng)致振動(dòng)原理的壓電俘能器是利用風(fēng)致振動(dòng)機(jī)理將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能，再利用壓電效應(yīng)將結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單，成本低等優(yōu)點(diǎn)，可以作為一種微電源來替代傳統(tǒng)的電池供電，特別適用于放置于戶外的微電子器件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種采集風(fēng)能的壓電發(fā)電裝置，能夠?qū)L(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，綠色環(huán)保；且體積小、結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種采集風(fēng)能的壓電發(fā)電裝置，包括:底座、固定板、固定塊、風(fēng)扇、轉(zhuǎn)軸、飛輪、短圓柱、連桿、支架、沖擊塊和懸臂梁壓電振子；所述固定板、固定塊、支架固定在所述底板上；所述懸臂梁壓電振子一端固定在所述固定板與固定塊之間；所述固定板上設(shè)有垂直于板面水平方向的孔，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置在固定板的孔內(nèi)；所述風(fēng)扇與飛輪通過所述轉(zhuǎn)軸分別連接設(shè)置在所述固定板的兩側(cè)；所述短圓柱固定在所述飛輪上；所述連桿分別連接所述短圓柱和沖擊塊；所述沖擊塊設(shè)置在所述支架上，沖擊塊的尾端抵在所述懸臂梁壓電振子上。
[0006]優(yōu)選的是，所述支架上設(shè)有矩形缺口，矩形缺口的兩側(cè)壁上均設(shè)有水平方向的矩形槽；所述沖擊塊相對所述支架上矩形槽的位置設(shè)有矩形臺(tái)，矩形臺(tái)與矩形槽相配合。
[0007]優(yōu)選的是，所述沖擊塊的一端設(shè)有夾塊，所述連桿通過銷軸設(shè)置在夾塊之間。
[0008]優(yōu)選的是，所述懸臂梁壓電振子包括壓電陶瓷片、薄鋼片和質(zhì)量塊；所述壓電陶瓷片粘貼在所述薄鋼片的兩面；所述質(zhì)量塊粘貼在所述壓電陶瓷片的自由端。
[0009]優(yōu)選的是，所述飛輪的中心位置減薄，飛輪上分布有局部孔。
[0010]優(yōu)選的是，所述固定板的孔內(nèi)設(shè)有軸承，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置在軸承內(nèi)；所述轉(zhuǎn)軸與所述風(fēng)扇和飛輪之間均設(shè)有平鍵。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明能夠?qū)L(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，綠色環(huán)保；且體積小、結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明一種采集風(fēng)能的壓電發(fā)電裝置一較佳實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明一種采集風(fēng)能的壓電發(fā)電裝置中懸臂梁壓電振子的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖中各部件的標(biāo)記如下:1、底座；2、固定板；3、固定塊；4、風(fēng)扇；5、轉(zhuǎn)軸；6、飛輪；7、短圓柱；8、連桿；9、支架；10、沖擊塊；11、懸臂梁壓電振子；12、薄鋼片；13、壓電陶瓷片；14、質(zhì)量塊。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0014]請參閱圖1和圖2，本發(fā)明實(shí)施例包括:
一種采集風(fēng)能的壓電發(fā)電裝置，包括:底座1、固定板2、固定塊3、風(fēng)扇4、轉(zhuǎn)軸5、飛輪6、短圓柱7、連桿8、支架9、沖擊塊10、懸臂梁壓電振子11、薄鋼片12、壓電陶瓷片13和質(zhì)量塊14 ;所述固定板2、固定塊3與支架9固定在所述底板I上；所述懸臂梁壓電振子11的一端設(shè)置在所述固定板2與固定塊3的夾縫之間，通過螺釘壓緊固定；所述懸臂梁壓電振子11為多個(gè)懸臂梁壓電振子；所述固定板2上設(shè)有垂直于板面水平方向的孔，所述轉(zhuǎn)軸5設(shè)置在孔內(nèi)，所述風(fēng)扇4與飛輪6通過所述轉(zhuǎn)軸5分別連接設(shè)置在所述固定板3的兩側(cè)；所述短圓柱7固定在所述飛輪6上；所述連桿8分別連接所述短圓柱7和沖擊塊10，所述連桿8可繞所述短圓柱7轉(zhuǎn)動(dòng)；所述沖擊塊10設(shè)置在所述支架9上，支架9可以對沖擊塊10進(jìn)行一定的限位；所述沖擊塊10的尾端設(shè)計(jì)成橫梁抵在所述懸臂梁壓電振子11上，橫梁的跨度剛好能碰撞到所有的懸臂梁壓電振子11。所述轉(zhuǎn)軸5與所述固定板2的孔之間設(shè)有軸承；轉(zhuǎn)軸5的兩端設(shè)有平鍵，平鍵分別連接所述風(fēng)扇4與飛輪6，風(fēng)扇4與飛輪6均通過螺母固定在轉(zhuǎn)軸5上；平鍵連接可確定轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)會(huì)帶動(dòng)風(fēng)扇4與飛輪6旋轉(zhuǎn)。所述支架9上設(shè)有矩形缺口，矩形缺口的兩側(cè)壁上均設(shè)有水平方向的矩形槽。所述沖擊塊10相對所述支架9上矩形槽的位置設(shè)有矩形臺(tái)，矩形臺(tái)可在所述矩形槽上滑動(dòng)。所述沖擊塊10的一端設(shè)有夾塊，所述連桿8的一端設(shè)置在夾塊之間，夾塊與連桿8通過銷軸穿過連接，且夾塊與連桿8可繞銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)。所述懸臂梁壓電振子11包括壓薄鋼片12、電陶瓷片13和質(zhì)量塊14 ;所述薄鋼片12的兩面分別粘貼有所述壓電陶瓷片13 ;所述質(zhì)量塊14粘貼在所述壓電陶瓷片13的自由端，可以降低懸臂梁壓電振子11的固有頻率，使其更容易發(fā)生共振。所述飛輪6的中心位置減薄，飛輪6上分布有局部孔，且飛輪6在設(shè)計(jì)時(shí)厚度和半徑較小，從而保證了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，所以傳動(dòng)軸5較小的驅(qū)動(dòng)力矩作用下即可轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0015]由于環(huán)境風(fēng)力的不穩(wěn)定性，沖擊塊10的作用頻率也是在一定范圍內(nèi)變化，可以將多個(gè)懸臂梁壓電振子11設(shè)計(jì)成不同尺寸，使得各個(gè)懸臂梁壓電振子11具有不同的固有頻率，這樣在沖擊塊10的作用頻率變化時(shí)，可能使得多個(gè)懸臂梁壓電振子11中的某一個(gè)發(fā)生共振，從而提高懸臂梁壓電振子11的輸出電壓。
[0016]工作時(shí)，風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)扇4旋轉(zhuǎn)，風(fēng)扇4帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)，從而使轉(zhuǎn)軸5上的飛輪6旋轉(zhuǎn)；飛輪6旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)連桿8做平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，連桿8帶動(dòng)沖擊桿10做平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，沖擊塊10因在支架9的約束下，只做水平方向的直線運(yùn)動(dòng)；由于沖擊塊10來回的直線運(yùn)動(dòng)，沖擊桿10的尾部不斷撞擊著懸臂梁壓電振子11 ;懸臂梁壓電振子11在沖擊塊10的撞擊下發(fā)生變形，壓電陶瓷片13的兩個(gè)表面產(chǎn)生電勢差，可提供電能。
[0017]本發(fā)明能夠?qū)L(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，綠色環(huán)保；且體積小、結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
[0018]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采集風(fēng)能的壓電發(fā)電裝置，其特征在于，包括:底座、固定板、固定塊、風(fēng)扇、轉(zhuǎn)軸、飛輪、短圓柱、連桿、支架、沖擊塊和懸臂梁壓電振子；所述固定板、固定塊、支架固定在所述底板上；所述懸臂梁壓電振子一端固定在所述固定板與固定塊之間；所述固定板上設(shè)有垂直于板面水平方向的孔，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置在固定板的孔內(nèi)；所述風(fēng)扇與飛輪通過所述轉(zhuǎn)軸分別連接設(shè)置在所述固定板的兩側(cè)；所述短圓柱固定在所述飛輪上；所述連桿分別連接所述短圓柱和沖擊塊；所述沖擊塊設(shè)置在所述支架上，沖擊塊的尾端抵在所述懸臂梁壓電振子上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采集風(fēng)能的壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述支架上設(shè)有矩形缺口，矩形缺口的兩側(cè)壁上均設(shè)有水平方向的矩形槽；所述沖擊塊相對所述支架上矩形槽的位置設(shè)有矩形臺(tái)，矩形臺(tái)與矩形槽相配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種采集風(fēng)能的壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述沖擊塊的一端設(shè)有夾塊，所述連桿通過銷軸設(shè)置在夾塊之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采集風(fēng)能的壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述懸臂梁壓電振子包括壓電陶瓷片、薄鋼片和質(zhì)量塊；所述壓電陶瓷片粘貼在所述薄鋼片的兩面；所述質(zhì)量塊粘貼在所述壓電陶瓷片的自由端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采集風(fēng)能的壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述飛輪的中心位置減薄，飛輪上分布有局部孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采集風(fēng)能的壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述固定板的孔內(nèi)設(shè)有軸承，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置在軸承內(nèi)；所述轉(zhuǎn)軸與所述風(fēng)扇和飛輪之間均設(shè)有平鍵。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采集風(fēng)能的壓電發(fā)電裝置，包括：底座、固定板、固定塊、風(fēng)扇、轉(zhuǎn)軸、飛輪、短圓柱、連桿、支架、沖擊塊和懸臂梁壓電振子；所述固定板、固定塊、支架固定在所述底板上；所述懸臂梁壓電振子一端固定在所述固定板與固定塊之間；所述固定板上設(shè)有垂直于板面水平方向的孔，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置在固定板的孔內(nèi)；所述風(fēng)扇與飛輪通過所述轉(zhuǎn)軸分別連接設(shè)置在所述固定板的兩側(cè)；所述短圓柱固定在所述飛輪上；所述連桿分別連接所述短圓柱和沖擊塊；所述沖擊塊設(shè)置在所述支架上，沖擊塊的尾端抵在所述懸臂梁壓電振子上。通過上述方式，本發(fā)明能夠?qū)L(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，綠色環(huán)保；且體積小、結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
【IPC分類】F03D9-00, H02N2-18
【公開號(hào)】CN104617815
【申請?zhí)枴緾N201510041096
【發(fā)明人】汪紅兵, 孫春華, 郭俊, 江帥
【申請人】蘇州市職業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月28日