[发明专利]一种应用于高压电网中的压电风能采集装置

说明书

本发明公开了一种应用于高压电网中的压电风能采集装置，属于风能采集技术领域。基座设有主轴和门型连接件，轴承的外圈与转盘中心的通孔边缘过盈配合固定，内圈与主轴的上部过盈配合，垂直于转盘的盘面上表面均布三个瓦形叶片，L型托架的顶部垂直于转盘的盘面边缘下表面固定，三个L型托架呈120°均布，L型托架的直角内侧设有第一磁铁；主轴的中部设有圆环形连接体，圆柱形光杆的一端与圆环形连接体圆周径向固定，另一端通过限位块与L型托架的水平端固定，上部设有第二磁铁的滑块与圆柱形光杆间隙配合，弹簧一端与圆环形连接体连接，一端与滑块连接，与光杆同轴设置，柔性压电材料一端与圆环形连接体固定，另一端与滑块内侧固定。

技术领域

本发明属于风能采集技术领域。

背景技术

在智能电网建设中，大量的无线传感器被用于电网检测中。目前利用电网电能为传感器供电难以实现，电网中的无线传感器依托于电子电池进行供电，存在需要人工更换电池、废弃电池量大、处理难等问题。采集环境能量实现传感器的自供电是此类问题的有效解决方案。风能作为一种清洁的、可再生的能源，广泛存在于自然界的每一处，有着巨大的潜在能量。利用风能的压电式能量采集器具有结构简单、体积小、输出能量密度大、易于集成和无电磁干扰等优点，因此基于压电的风能采集器能较好地将风能转换为电能，可解决高压电网中无线传感网络节点供能的问题，推动智能电网建设。

据检索，目前已有相关风能收集装置的技术出现，例如中国专利申请号201010516391.X 公开的“一种利用风能的压电能量收集方法及装置”，采用风能驱动叶片，叶片上的永久磁铁产生对悬臂梁上的固定磁铁的斥力，从而使悬臂梁振动，产生电能，该装置机械结构相对复杂，成本较高。又如中国专利申请号201610386604.3公开的“基于柔性聚合物压电材料的风能采集器”，叶片转动带动转盘，转盘转动会周期性地敲打柔性压电聚合物悬臂梁，压电薄膜在敲打和恢复变形的振动中产生电能，该装置的柔性压电材料的形变量达不到最大化，发电效率较低，且此类装置的适用范围小，仅仅适用于来风方向为叶片正前方的风能采集，推广应用价值较低。

鉴于上述状况，有必要研发一种结构简单、可靠高效、利于推广的新型压电风能采集装置，为电网中无线传感器进行供电。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于高压电网中的压电风能采集装置，它能够有效地实现对电网高空中风能的采集，可用于为高压电网中的无线传感器供电。

本发明达到其目的是通过以下技术方案来实现的：一种应用于高压电网中的压电风能采集装置，包括转盘、主轴和基座，门型连接件中部水平面设有基座和整流储能设备，基座中部设有竖直的主轴；主轴的中部设有圆环形连接体，圆柱形光杆的一端与圆环形连接体圆周径向固定，另一端设有限位块；上部设有第二磁铁的滑块与圆柱形光杆间隙配合，与光杆同轴设置的弹簧一端与圆环形连接体连接，一端与滑块连接；柔性压电材料一端与圆环形连接体固定，另一端与滑块固定；主轴的顶部设有转盘，转盘的中心设有通孔，轴承的外圈与转盘中心的通孔边缘过盈配合，内圈与主轴过盈配合；转盘的上表面均布三个瓦形叶片，垂直设置，L型托架的竖臂顶部与转盘的下表面边缘固定，横臂朝内设置，L型托架的直角内侧设有第一磁铁，三个L型托架呈120°均布。

所述主轴为阶梯轴。

所述第一磁铁与第二磁铁的相切面磁极相同。

所述门型连接件开有通孔，通过螺栓与铁塔顶部横担固定连接。

所述柔性压电材料形变所产生的电能，通过导线传输至门型连接件上方的整流储能设备。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.装置的使用寿命长。对比现有的利用柔性压电材料进行风能采集技术，本发明仅仅作用于柔性压电材料的两端，未直接作用于压电材料的面部，有效延长了压电材料的使用寿命。