[发明专利]一种风力往复式压电-电磁复合发电装置

权利要求书

1.一种风力往复式压电-电磁复合发电装置，其特征在于：本装置具体结构为：S型风轮（1）、套筒（2）、底座（3）、波纹管（4）、压电薄膜（5）、永磁铁（6）、线圈（7）、伸缩弹簧（8）、导杆（9）、转子（10）；所述结构均同心安装；所述导杆（9）在自然界风激励下、伸缩弹簧（8）弹力作用下和套筒（2）内壁矩形滑动导轨（2-1）约束下，在套筒（2）和底座（3）中做往复直线运动；所述波纹管（4）上下两端分别连接在传动杆（9-3）下端面和底座（3）上；所述压电薄膜（5）贴附于波纹管（4）内表面，构成压电发电部分；所述线圈（7）镶嵌于底座（3）内壁；所述永磁铁（6）固定在传动杆（9-3）下端面，其直径小于波纹管内直径，并处于波纹管内部，构成电磁发电部分。

2.根据权利要求1所述的一种风力往复式压电-电磁复合发电装置，其特征在于：所述套筒（2）固定在底座（3）上，在连接底座（3）的一端安装有限位环（2-2），其内径略大于传动杆（9-3），确保传动杆（9-3）运动时不会偏离轴线；套筒（2）内壁有两个关于轴线对称的矩形滑动导轨（2-1），与圆柱凸轮（9-1）外壁凹槽（9-2）配合，确保导杆（9）在转子（10）的作用下能在套筒（2）中做直线运动。

3.依据权利要求1所述的一种风力往复式压电-电磁复合发电装置，其特征在于：所述转子（10）置于套筒（2）中，顶部与S型风轮（1）固定连接，当S型风轮（1）转动时将带动转子（10）同步转动；转子（10）下表面与圆柱凸轮（9-1）上端面保持接触。

4.依据权利要求1所述的一种风力往复式压电-电磁复合发电装置，其特征在于：所述导杆（9）由圆柱凸轮（9-1）和传动杆（9-3）组成，传动杆（9-3）固定在圆柱凸轮（9-1）下端面且直径小于圆柱凸轮（9-1）；圆柱凸轮（9-1）上端面设有两对凸部和凹部，凸部和凹部在圆柱凸轮（9-1）上端面圆周上交替排列；圆柱凸轮（9-1）外壁开有两个关于轴线对称的矩形凹槽（9-2）与套筒（2）内壁矩形滑动导轨（2-1）配合；传动杆（9-3）穿过伸缩弹簧（8）。

5.依据权利要求1所述的一种风力往复式压电-电磁复合发电装置，其特征在于：所述伸缩弹簧（8）上下两端分别固定在圆柱凸轮（9-1）下端面和限位环（2-2）上端面；当转子（10）下表面与圆柱凸轮（9-1）凹部接触时，伸缩弹簧（8）处于未压缩状态。

6.依据权利要求1所述的一种风力往复式压电-电磁复合发电装置，其特征在于：所述压电薄膜（5）为PVDF材料，贴附于波纹管（4）内表面，波纹管（4）和压电薄膜（5）能在传动杆（9-3）作用下沿传动杆（9-3）轴线方向发生拉伸或压缩形变。

7.一种风力发电方法，依据权利要求1所述的一种风力往复式压电-电磁复合发电装置，其特征在于：

自然界风从某一方向吹向本装置，S型风轮（1）带动转子（10）同步转动，当转子（10）与圆柱凸轮（9-1）凸部接触时，伸缩弹簧（8）在圆柱凸轮（9-1）和限位环（2-2）的约束下被压缩，同时导杆（9）在矩形滑动导轨（2-1）的约束下向装置的下端运动，波纹管（4）和压电薄膜（5）在传动杆（9-3）的作用下发生压缩形变，传动杆（9-3）下端面的永磁铁（6）在线圈（7）中向装置的下端运动；当转子（10）转过一定角度到达圆柱凸轮（9-1）的凹部时，伸缩弹簧（8）恢复原长，导杆（9）在伸缩弹簧（8）的弹力作用下向装置的上端运动；波纹管（4）和压电薄膜（5）由压缩状态恢复至原长，永磁铁（6）也随着导杆（9）向装置上端同步运动；在自然界风力的作用下，导杆（9）将在套筒（2）中做往复直线运动，压电薄膜（5）将在导杆（9）的作用下发生压缩或伸长形变，永磁铁（6）将随着导杆（9）在线圈（7）中做往复运动；压电薄膜（5）在运动过程中发生形变，由于压电材料的正压电效应产生电压，永磁铁（6）做切割磁感线运动在线圈（7）中产生感应电流。