[发明专利]一种大增速比风力压电发电装置

权利要求书

1.一种大增速比风力压电发电装置，包括风轮叶片、输入轴和增速机构，其特征在于：还包括输出轴、圆柱凸轮、直线运动凸轮、导轨、支撑框架和压电发电组件；所述的风轮叶片固定在输入轴上；所述的输入轴与增速箱外壳构成转动副；增速箱外壳固定在外筒，外筒固定在底板上；增速机构置于增速箱外壳内；所述的增速机构包括增速机构内壳、上支撑架、内齿轮二、上行星架、下行星架、行星轮组件、中心齿轮和内齿轮一；所述的增速机构内壳与增速箱外壳固定；输入轴穿过增速机构内壳的中心孔；所述的上支撑架固定在输入轴上；所述的内齿轮二固定在上支撑架上；所述的输出轴通过滚动轴承支承在增速箱外壳和底板上；所述的上行星架通过滚动轴承支承在输出轴上，下行星架通过推力轴承支承在增速箱外壳上；k个行星轮组件沿内齿轮二的周向均布，k≥2；所述的行星轮组件包括行星轴、行星齿轮二和行星齿轮一；所述行星轴的两端分别通过滚动轴承支承在上行星架和下行星架上，且行星轴上固定有行星齿轮二和行星齿轮一；所述的中心齿轮固定在输出轴上，内齿轮一与增速箱外壳固定；所有行星轮组件的行星齿轮二均与内齿轮二啮合，所有行星轮组件的行星齿轮一均同时与内齿轮一和中心齿轮啮合；所述的圆柱凸轮固定在输出轴底端，直线运动凸轮设有n个，n≥2时，n个直线运动凸轮沿圆柱凸轮的周向均布；所有直线运动凸轮的内端面均与圆柱凸轮构成凸轮副；每个直线运动凸轮与一个导轨构成滑动副；所述的导轨固定在底板上；所述的支撑框架固定在底板上；压电发电组件n个；所述的压电发电组件包括导杆、压电振子和滚子；所述导杆的顶部与支撑框架构成滑动副，滚子固定在导杆的底部；导杆开设有沿轴向等距排布的多个槽口，每个槽口内嵌有一个压电振子；所述压电振子的两端均固定有压电振子支撑架；所述的压电振子支撑架固定在支撑框架上；所述的压电振子由弹性金属基板和压电片组成；弹性金属基板两侧面位于中间位置处均固定有质量块，且弹性金属基板的每个侧面上位于质量块两侧均固定有一片压电片；每个质量块与对应侧的两个压电振子均接触；n个压电发电组件的滚子与n个直线运动凸轮分别构成凸轮副。

2.根据权利要求1所述的一种大增速比风力压电发电装置，其特征在于：所述的支撑框架包括导杆支撑板和支撑柱；所述的导杆支撑板通过n根支撑柱固定在底板上；每个压电发电组件的导杆分别与导杆支撑板的一个滑槽构成滑动副。

3.根据权利要求1所述的一种大增速比风力压电发电装置，其特征在于：所述的直线运动凸轮的升程为压电振子振幅的2倍。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种大增速比风力压电发电装置，其特征在于：增速机构的总传动比计算如下：

增速机构的总传动比设计遵循以下条件：

1)传动比条件：

则内齿轮一的齿数z₃满足：z₃＝(i_1H-1)z₁

其中，z₁为中心齿轮的齿数，i_1H为中心齿轮相对下行星架的传动比，为下行星架视为不动时中心齿轮相对内齿轮一的传动比；

2)同心条件：下行星架的回转轴线与中心齿轮的中心轴线重合；

则中心齿轮、行星齿轮一和内齿轮一满足：

得到行星齿轮一的齿数：

从得到，中心齿轮和内齿轮一的齿数同为奇数或偶数；

3)装配条件：相邻两个行星齿轮一所夹的中心角为2π/k，设下行星架转过时中心齿轮转过的角度为则根据啮合关系有得到且由于此时行星齿轮一转动一圈，所以中心齿轮转过角时必须转过整数个轮齿，设该整数为γ，则其中，2π/z₁为中心齿轮的一个齿距所对的中心角；从而得到：

由于γ为整数，得中心齿轮和内齿轮一的齿数之和为行星齿轮一数量k的整数倍；

4)邻接条件：由于相邻两个行星齿轮一的齿顶圆不得相交，则相邻两个行星齿轮一的中心距大于行星齿轮一的齿顶圆直径，得：

则有：

其中，为行星齿轮一的齿顶高系数；

5)由于同一个行星轮组件的行星齿轮一和行星齿轮二固定在同一根行星轴上，则存在如下关系：

其中，m为模数，z₄为内齿轮二的齿数，z₅为行星齿轮二的齿数；

中心齿轮、行星齿轮一、内齿轮一、内齿轮二和行星齿轮二的齿数满足上述五个条件情况下，计算内齿轮二相对下行星架的传动比：

其中，为下行星架视为不动时内齿轮二相对内齿轮一的传动比；

则增速机构的总传动比为：