[发明专利]一种建筑外墙压电式风力发电系统

说明书

技术领域

本发明属于微型能源及节能技术领域，尤其涉及一种用于建筑外墙的压电式风力发电系统。

背景技术

在日常生活中用到了越来越多的无线传感器、无线网络，大量便携式电子产品，在不能连接到电网时需要电能供应，这时候需要储能电池或者从环境中收集能量，这些独立的装置只需要很少的电能（几十毫瓦到几十瓦），一个潜在的来源便是风能。利用自然界的风能进行发电，为独立于电网的低功率用电装置供电，符合当今社会节能、环保、低碳的发展趋势。在各种能量收集方式中，使用压电材料适用于收集风速和风向多变等复杂环境中的风能。

传统的风力涡轮机风速和风向稳定性要求比较高，启动风速一般在1m/s-2m/s，风速更低时，不能有效利用风能；而且装置一般具有转动部件，在风速多变、风向随机、气流含尘等环境中会降低其使用寿命。

许多建筑物的外墙都处在多风的位置，比如城市高层建筑、野外观测站、海边的灯塔等等，如果将其中一些闲置的建筑外墙表面用于捕集风能，为小型用电设施供应电能，可以降低建筑物能耗，同时也不会占用额外的空间。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种建筑外墙压电式风力发电系统，能够在风速多变、风向随机、气流含尘等复杂环境中对风能进行利用，特别适合布置于建筑外墙表面捕集风能。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种建筑外墙压电式风力发电系统，包括基板和多个柱状压电式发电单元，所述基板的一面贴覆于建筑外墙表面，多个柱状压电式发电单元以阵列的形式固定在基板的另一面上；

所述柱状压电式发电单元包括圆柱体和至少两块压电板，所有的压电板自上而下以相同的交错角度连接，所述圆柱体设置在最上一个压电板的上方，最下一个压电板设置在基板的另一面的上方；所述圆柱体由轻质材料制成或者为中空结构；所述压电板包括弹性基板、压电片、电极引出导线Ⅰ和电极引出导线Ⅱ；所述弹性基板的一个面或两个面贴有压电片,所述电极引出导线Ⅰ从压电片的一面引出，所述电极引出导线Ⅱ从压电片的另一面引出。

作为本发明的一种优选方案，相邻两个压电板之间通过带插槽的连接板连接，最上方的压电板通过带插槽的连接板与圆柱体固定连接，最下方的压电板通过带插槽的连接板与基板固定连接。

作为本发明的另一种优选方案，所述电极引出导线Ⅰ和电极引出导线Ⅱ与处理电路连接。

与现有技术相比，本发明的一种建筑外墙压电式风力发电系统具有如下优点：

1、该压电式风力发电系统能够在风速多变、风向随机、气流含尘等复杂环境中对风能进行利用，特别适合布置于建筑外墙表面捕集风能。该发电系统只需在建筑外墙均布阵列式柱状压电式发电单元，对建筑外墙进行了有效利用，占用空间小，同时在一定程度上可起到美化建筑外观的作用。

2、压电式风力发电系统中的柱状压电式发电单元采用多块压电板自上而下等交错角度排列，结构简单可靠。这一设计使得每个柱状压电式发电单元可以适应变化的风向，无需迎风装置和转动部件。在风速低、风向随机、气流含尘、有雨水冲击等复杂环境中均能使压电式发电单元受到激发输出电能。

3、大面积布置在外墙上时，由于小型柱状压电式发电单元数量众多，可由处理电路处理后得到较高输出功率。

附图说明

图1为一种建筑外墙压电式风力发电系统安装在墙体上的结构示意图；

图2为一种建筑外墙压电式风力发电系统实施一的结构示意图；

图3为一种建筑外墙压电式风力发电系统实施一的爆炸视图；

图4为一种建筑外墙压电式风力发电系统实施二的结构示意图；

图5为一种建筑外墙压电式风力发电系统实施二的爆炸视图

图6为压电板的结构示意图。

附图中： 1—柱状压电式发电单元； 2—基板； 3—建筑外墙； 1-1—圆柱体； 1-2—带插槽的连接板； 1-3—压电板； 1-4—带插槽的连接板； 1-5—带插槽的连接板； 1-6—带插槽的连接板； 1-7—带插槽的连接板； 1-8—带插槽的连接板； 1-9—带插槽的连接板； a—弹性基板； b—压电片； c—电极引出导线Ⅰ； d—电极引出导线Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1所示，一种建筑外墙压电式风力发电系统，包括基板2和多个柱状压电式发电单元1，基板2的一面贴覆于建筑外墙3表面，多个柱状压电式发电单元1以阵列的形式固定在基板2的另一面上。