[实用新型]一种高可靠性压电风力发电机

说明书

技术领域

本实用新型属于新能源技术领域，具体涉及一种高可靠性压电风力发电机，为无线传感器节点等微功率无线系统提供实时的能量供应。

背景技术

风能广泛存在于自然界中，风力发电已成为当今世界主流的能源之一。以往人们只注重大规模风力发电系统的研究，近年来，随着无线传感网络技术的日趋成熟及其在环境监测、大型建筑物及桥梁的健康监测、工业、军事及公共安全等领域应用的普及，为其提供持续能源供应的微小型风力发电机的研究受到国内外学者的广泛关注，其原因在于：化学电池的能量有限、其使用时间远远小于无线传感监测系统的寿命，故需经常更换，严重制约了无线传感网络监测系统在远程及危险环境中的推广应用。目前已提出的微小型风力发电机基本都是基于电磁原理和压电原理的，因压电式发电机的发电过程中不会产生电磁干扰，更适用于无线网络节点等无线系统的应用需求。根据机械能的来源形式及能量密度，可采用块状和薄片型压电振子发电，其中块状压电振子需要较大冲击力、而薄片型压电振子所需激振力较小，因此更适合构造能量密度相对较低的风力发电机。现有的利用薄片型压电振子构造的风力发电机主要有两大类：一是吹拂激励式，即直接利用风力吹动压电振子使其产生弯曲变形并发电，如中国专利97101500.7、201110175062.2、200910104106.5；其二是旋转激励式，即首先利用风使叶片旋转、再由叶片带动转动机构拨动压电振子弯曲变形并发电，如中国专利200910081331.1、201010519391.X等。上述压电发电机的共同特点是都是利用压电振子的弯曲变形发电，其弊端之一是压电振子弯曲变形量不可控、易因所受拉应力过大而损毁，弊端之二是弯曲变形时悬臂梁压电振子应力差异较大，根部所受应力最大、而自由端应力为零，故发电能力和可靠性均较低。

发明内容

本实用新型提供一种高可靠性压电风力发电机，以提高实时的发电供电能力和可靠性。本实用新型采用的实施方案是：主体由支架和壳体构成，壳体内壁上均布地设有轴向燕尾槽、两端分别通过螺钉安装有左右端盖，左右端盖中心处的沉孔中压接有套筒，套筒的法兰经螺钉固定在左端盖上，套筒内孔两端分别设有轴承孔，套筒的轴截面上均布地设有径向导向孔；所述轴承孔中镶嵌有轴承，轴承经左端盖或右端盖压在套筒上；套筒内孔中套有主轴，主轴经两轴承定位，主轴上均布的轴向长槽中镶嵌有磁条，主轴端部安装有叶片；两个在其圆弧凸起处粘接有压电片的金属片经铆钉铆接构成压电振子，压电振子通过与其两端所铆接的楔块和磁块构成换能器，磁块上设有导柱；换能器上磁块导柱置于套筒的径向导向孔中，换能器上楔块置于壳体内壁上的燕尾槽中并经左右端盖压紧，同一换能器上楔块的轴向宽度大于磁块的轴向宽度；各换能器上磁块磁极配置方向相同、且与镶嵌在主轴上各磁条的异性磁极靠近安装；主轴转动时磁块始终承受来自于主轴上磁条的吸引力。