[发明专利]一种基于压电和电磁发电技术的风力发电装置

说明书

本发明属于能量回收技术领域，具体涉及一种基于压电和电磁发电技术的风力发电装置。本发明主要由矩形腔体、感应线圈、压电陶瓷晶片一、压电陶瓷晶片二、金属基板、导线、电能转换器和储能器组成。本发明的特色是：发电装置同时采用压电发电和电磁发电技术进行发电，能够有效提高发电装置的发电效率且结构简单、易于批量化生产。

技术领域

本发明属于能量回收技术领域，具体涉及一种基于压电和电磁发电技术的风力发电装置。

背景技术

随着微电子技术的高速发展，微小型野外传感检测系统在许多领域得到了广泛应用，但其供电方式主要还是以化学电池为主，化学电池存在体积大、不易集成化、使用寿命短、需要定期更换且更换下来的废旧电池所含重金属还会对环境造成严重污染等缺点，使其应用受到一定限制。为了延长微小型野外传感检测系统的工作时间和适用范围，国内外学者进行了相关的研究，主要集中在通过先进工艺优化电路来降低能耗，但这种方法无法从根本上解决问题，比较有效的方法是从能量俘获角度入手，通过环境能量收集，实现电能自给。

风能广泛存在于野外，且蕴藏量大，是取之不尽、用之不竭的可再生资源，基于压电发电技术和电磁发电机技术的复合式微小型风力发电装置能够将环境中的风能转化为电能，为微小型野外无线监测系统提供充足、稳定的电能，具有很好的应用前景。

发明内容

针对野外微小型远程传感监测系统的供电难题，本文提出了一种基于压电和电磁发电技术的风力发电装置。本发明主要由矩形腔体、感应线圈、压电陶瓷晶片一、压电陶瓷晶片二、金属基板、导线、电能转换器和储能器组成。所述矩形腔体顶部设有矩形孔，金属基板通过螺栓一固定在矩形腔体上且与矩形孔间留有微小的缝隙；所述金属基板上粘接有压电陶瓷晶片一和压电陶瓷晶片二以及感应线圈，所述感应线圈外层有结缘塑料包裹，所述感应线圈通过导线与电能转换器相连；所述压电陶瓷晶片一和压电陶瓷晶片二以及金属基板分别通过导线与电能转换器相连，所述电能转换器通过导线与储能器相连；在感应线圈下方的矩形腔体上开有三个圆孔，三个永磁铁通过螺栓二沿着圆孔固定在矩形腔体上；所述矩形腔体上设置有圆柱绕流体，所述矩形腔体设置有斜角，斜角与水平方向的夹角为15°。

本发明的工作原理是：风进入矩形腔体后绕过绕流体，在绕流体后侧形成不稳定的气流，气流通过斜角进一步聚集，使矩形腔体内压力上升，导致金属基板向上弯曲，同时金属基板与矩形腔体之间缝隙变大，使矩形腔体内压力减小，在重力和机械回复力作用下，金属基板恢复形变，使得金属基板与矩形腔体间缝隙变小，随之金属基板进入下一个振动周期。如此循环，金属基板产生周期性振动。金属基板在振动过程中，压电陶瓷晶片一和压电陶瓷晶片二也会发生弯曲变形，从而通过压电效应产生电能；而感应线圈会随着金属基板振动，并切割由永磁铁产生的磁感线，从而产生电能。压电陶瓷晶片一和压电陶瓷晶片二以及感应线圈产生的电能通过电能转换器转换，再通过储能器进行存储，存储的电能可为微小型野外传感检测系统供电。

本发明的特色是：发电装置同时采用压电发电和电磁发电技术进行发电，能够有效提高发电装置的发电效率且结构简单、易于批量化生产。

附图说明

图1是本发明发电装置的结构原理简图；

图2是本发明发电装置的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。