[实用新型]一种基于压电材料的风能转换装置

说明书

技术领域

本实用新型属于风力发电设备技术领域，涉及一种风能转换装置，具体涉及一种基于压电材料的风能转换装置。

背景技术

风能属于可再生能源，具有取之不尽、用之不竭、无污染的特点，故风力发电是最具发展潜力和商业开发价值的可再生能源。现有的风力发电，常采用电磁耦合的形式，其转换效率一般都比较低，而且体积大、成本比较高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于压电材料的风能转换装置，采用PVDF压电材料制作压电振子装置，从而将风能转换为电能，提高了风能的转换效率，并能降低风力发电的成本。

本实用新型所采用的技术方案是，一种基于压电材料的风能转换装置，包括风轮转子上固定有桨叶的风车装置，风车装置的一端设置有旋转轴，还包括压电装置，压电装置的外部封装有圆环状的压电装置外盖，压电装置内部的截面为圆形空腔，旋转轴穿过压电装置内部空腔和风能转化支架相连接，压电装置的空腔中、围绕旋转轴均匀固定有扇形的不相连接的压电振子支架，钢球放置在压电振子支架外侧上，压电振子支架和压电装置外盖之间留有间隙，使得钢球刚好可以在该间隙内滚动，相邻的两个压电振子支架之间设置有悬臂梁，该悬臂梁的长度大于压电振子支架的径向长度，悬臂梁的上下表面上粘贴有压电晶片，压电晶片的宽度等于悬臂梁的宽度。

本实用新型的特点还在于：

其中的风能转换支架底部设置有底座，底座通过轴承A、轴承B和旋转轴的两端相连接，轴承A、轴承B的顶部分别固定有上盖A、上盖B。

其中的压电晶片采用聚偏二氟乙烯PVDF压电材料。

其中的压电振子支架和悬臂梁采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS塑料。

本实用新型的有益效果是，采用风车装置、压电装置和风能转换支架相连接的结构，利用压电振子装置将风能转化为电能，提高了风能的转换效率，并能降低风力发电的成本。

附图说明

图1是本实用新型风能转换装置的结构示意图；

图2是本实用新型风能转换装置中压电装置的结构示意图。

图中，1.风车装置，2.压电装置，3.风能转换支架，4.悬臂梁，5.压电晶片，6.钢球，7.压电振子支架，8.压电装置外盖，9.旋转轴，10.底座，11.上盖A，12.轴承A，13.轴承B，14.上盖B。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型基于压电材料的风能转换装置的结构，如图1所示，包括风轮转子上固定有桨叶的风车装置1，风车装置1的一端设置有旋转轴9，还包括压电装置2，压电装置2外部封装有圆环状的压电装置外盖8，压电装置2内部的截面为圆形空腔，旋转轴9穿过压电装置2内部空腔和风能转换支架3连接，围绕压电装置2空腔内的旋转轴9，均匀固定有四个扇形的不相连接的压电振子支架7，四个钢球6分别放置在四个压电振子支架7外侧上，压电振子支架7和压电装置外盖8内壁之间留有间隙，使得钢球6刚好可以在该间隙内滚动，四个悬臂梁4依次固定在相邻两个压电振子支架7之间，悬臂梁4长度大于压电振子支架7径向长度，表面为铝电极的压电晶片5粘贴在悬臂梁4的上下表面上，压电晶片5的宽度等于悬臂梁4的宽度。压电晶片5采用聚偏二氟乙烯PVDF压电塑料，压电振子支架7和悬臂梁4采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS塑料。风能转换支架3底部设置有底座10，底座10通过轴承A12、轴承B13和旋转轴9的两端相连接，轴承A12、轴承B13的顶部分别固定有上盖A11、上盖B14。

结合图2说明本实用新型基于压电材料的风能转换装置的原理，当风车装置1捕获到风能后，通过旋转轴9传递给压电装置2，从而带动压电装置2一起旋转。压电装置2内部的悬臂梁4将位于压电振子支架7上的钢球6提升到图2中A点的高位，旋转时，钢球6在动能和势能的作用下下落到图2中B点的低位，同时撞击悬臂梁4，悬臂梁4的自由端受到冲击力发生横向振动。位于悬臂梁4上下两面上的压电晶片5与悬臂梁4一起振动产生横向应变，压电晶片5不断伸缩振动，当其被挤压或伸展时产生电能，捕获这些电能传递给微功率元件即完成风能向电能的转换方式。同时，底座10通过轴承A12、轴承B13和旋转轴9的两端相连接，保证了装置在工作过程中的稳定性。

本实用新型基于压电材料的风能转换装置，采用风车装置、压电装置和风能转换支架相连接的结构，利用压电振子装置将风能转化为电能，提高了风能的转换效率，并能降低风力发电的成本。