[发明专利]一种基于正压电效应的风力发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电装置，特别涉及一种基于正压电效应的风力发电装置。

背景技术

风能具有清洁、廉价、可再生、储量大等优点，利用风能进行发电具有巨大的应用价值和很好的发展前景。目前，风力发电的主要方式是利用风力发电机组进行发电，风力发电机组主要由叶轮、增速器、发电机等组成，其发电功率可达到几百千瓦，发电能力很强。但是，风力发电机组的结构庞大复杂，安装维修困难，成本高，机组内含有齿轮、轴承、传动轴等运动件，对这些运动件要求很高，而且维护与维修不方便。

压电发电利用压电材料变形后产生电能而实现发电的，其具有结构简单、实现方便、成本低等优点。压电材料是一种节能型环保材料，绿色安全,不会产生有毒有害的残留物质,符合可持续发展的要求。目前，压电发电已经有了实质性的进展。压电发电地板、压电发电公路、海浪压电发电等已经试验成功。但目前的压电发电装置主要利用的能源来自人力，环境中的机械能中的一小部分，能源来源有限。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有风力发电装置结构复杂、安装维修困难、成本高的问题而提供一种基于正压电效应的风力发电装置。

本发明由迎风件、压电发电部件和后续处理电路模块组成，其中连接杆的一端与迎风件相连接，另一端连接固定在球铰接头上端；压电发电部件由施力螺栓、压板、缸体、底座板、球铰接头、球头上盖、传力块、压电叠堆组成，所述压电叠堆是由数个相同的压电片以机械上串联且电学上混联的连接方式连接而成；缸体上开设有数个均匀分布于同一圆周上的通孔，缸体通过下端面与底座板相连接，压电叠堆装入缸体内的通孔，压电叠堆下端面与底座板上的凸台接触，压电叠堆的上方装有传力块，传力块上开设有盲孔；球铰接头、缸体和球头上盖组成球铰链；压板连接固定于球铰接头上，压板上开设有均匀分布于同一圆周上且与施力螺栓相应的螺纹通孔，施力螺栓旋入压板上的螺纹通孔，施力螺栓螺杆的光滑圆柱部分插入传力块的盲孔中，且施力螺栓的底部与传力块的盲孔底部接触；后续处理电路模块包括整流电路、滤波电路和稳压电路，每个压电叠堆对应连接一个后续处理电路模块并且压电叠堆的输出端作为后续处理电路模块的输入端；所有后续处理电路模块的输出端并联连接而作为整个发电装置的电能输出端。

所述的迎风件是模仿树冠结构而制造的仿生树冠。

所述的迎风件的外形与结构是轴对称的。

本发明的工作过程及原理是：

本发明通过底座板连接固定于风力场中，风力依次经过迎风件、连接杆、球铰接头、压板、施力螺栓和传力块传递给压电叠堆，通过施力螺栓对压电叠堆施加预压力；传力块与施力螺栓限制了压板绕竖直轴的旋转运动，传力块使得压电叠堆只受到轴向压力；由于风力场的参数时刻变化和迎风件在风力场中的耦合运动，作用在压电叠堆上的轴向压力的大小在不断变化，压电叠堆将不停地变形而连续输出电能；通过后续处理电路模块使压电叠堆的最终输出电压基本处于稳定值；后续处理电路模块输出端按照极性对应相同并联连接使得所有压电叠堆产生的电能叠加起来而对外输出。

本发明的有益效果：

1、本发明结构简单、容易制造安装与维修，成本低；

2、本发明中连接杆、球铰接头和压板组成一个杠杠机构，对风力进行了放大，增加了压电叠堆的输出电压；

3、本发明中的迎风件在风力场中产生耦合运动，这是作用压电叠堆上的轴向压力大小不断变化的重要因素，迎风件使得装置的风能利用率高且启动风速小；

4、本发明中的压电叠堆电学上的混联方式可以同时增大输出电压与电流的；压电叠堆原理上只承受轴向压力，使得压电叠堆中的压电片受力状态相同，压电叠堆中的每个压电片输出电压与电流相同，压电片串联时的电荷叠加效果最好，压电片并联时电压叠加效果最好；

5、本发明可以实现风力发电，本发明可以用来对蓄电池进行充电、并网、直接接负载等。

附图说明

图1是本发明迎风件的立体示意图。

图2是本发明压电发电部件的立体示意图。

图3是本发明压电发电部件的结构示意图。

图4是本发明的电路连接示意图。

具体实施方式