[发明专利]一种基于含金属芯压电纤维的风致振动能量回收装置

说明书

本发明公开了一种基于含金属芯压电纤维的风致振动能量回收装置，包括圆柱钝体、含金属芯压电纤维、底座固定台、接口电路转化模块，其中：含金属芯压电纤维为圆柱体，含金属芯压电纤维的一端连接至底座固定台中心，金属芯压电纤维的另一端与圆柱钝体的一端的中心连接；接口电路转化模块置于底座固定台内部，接口电路转化模块的输入端与含金属芯压电纤维电连接，接口电路转化模块的输出端与负载或储能装置连接。本发明提供的基于含金属芯压电纤维的风致振动能量回收装置结构简单，共振频率降低，在较低的风速下就可以达到装置共振的要求，在自然环境中能更好的回收风能。

技术领域

本发明属于风能能量回收领域，具体涉及一种基于含金属芯压电纤维的风致振动能量回收装置。

背景技术

振动能作为自然界中广泛存在的一种能量，可谓取之不尽用之不竭，近些年来，人们越来越关注如何能够采集振动能为人们使用。其中风能作为一种可再生能源，开发潜力巨大，自然界中随处可见，便于收集。对于风致振动，是指风吹在任何非流线型物体上时，对物体表面产生施加压力，从而产生振动，当振动频率在物体的共振频率附近时，将产生较强的振动效果，这在桥梁等建筑工程中会对建筑本身结构产生安全威胁，但是在自然界中，我们恰好可以利用这种现象设计一种装置来回收风致振动产生的能量，来供给负载使用。

近些年来，随着微机电系统的发展，许多低功耗多功能的微小电子器件被研发出来，投入到交通、医疗、信息、航空航天等军民领域当中。目前，微型电子器件通常采用传统的化学电池作为能源，但化学电池本身存在体积较大、寿命短、易被环境影响、废弃后有污染等缺点，影响了微型电子器件的发展。而通过回收自然环境中的能量来给微型电子器件供能，可以使微型电子器件长时间工作的同时又不会对环境产生污染，因此，能量回收供电已经成为新的热点研究方向。

目前，已经出现了利用涡激振动回收风能的装置，通常装置本身的结构和材料特性就决定了装置的共振频率，而共振频率越高就意味着装置只有在较高的风速下才能产生涡激振动。现有的涡激振动风能回收装置的共振频率普遍偏高，在自然环境中风速往往达不到涡激振动的要求，无法高效的回收风能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于含金属芯压电纤维的风致振动能量回收装置。

为了实现上述发明目的，本发明采取以下方案：一种基于含金属芯压电纤维的风致振动能量回收装置，包括圆柱钝体、含金属芯压电纤维、底座固定台、接口电路转化模块，所述底座固定台上设置含金属芯压电纤维，金属芯压电纤维的顶端设置圆柱钝体，其中含金属芯压电纤维为圆柱体，底座固定台内部设置接口电路转化模块，所述接口电路转化模块的输入端与含金属芯压电纤维电连接，所述接口电路转化模块的输出端与负载或储能装置连接。

进一步地，所述含金属芯压电纤维包括金属芯、压电陶瓷以及喷镀金属层，所述金属芯位于含金属芯压电纤维中心，所述压电陶瓷位于含金属芯压电纤维中间层，所述喷镀金属层位于含金属芯压电纤维表层。

进一步地，所述喷镀金属层为2n+1段，n为正整数，所述喷镀金属层每段沿压电陶瓷轴向等间距均匀分布。

进一步地，所述接口电路转化模块的个数为2n+1个，n为正整数，每个接口电路转化模块均与金属芯与每段喷镀金属层组成的两极对应连接，所述每个接口电路转化模块结构相同，均包括依次连接的整流部分、稳压部分。

进一步地，所述每个接口电路转化模块的输出端并联连接至负载。

进一步地，n值为1。

进一步地，所述圆柱钝体直径大于含金属芯压电纤维直径。

进一步地，所述圆柱钝体采用软质PVC塑料。