[发明专利]一种扇贝型风振发电装置

说明书

本发明公开了一种扇贝型风振发电装置，包括贝壳形壳体，为正反面分别具备凸曲面、凹曲面的壳体；压电膜，附着在贝壳形壳体的凸曲面上；压电振子，呈悬臂结构与贝壳形壳体的凹曲面连接。贝壳形壳体的凹曲面上具备接收换能装置，压电膜、压电振子通过导线并联。压电振子包括基板和贴附于基板上的呈矩形的压电陶瓷片。基板的一端与贝壳形壳体的凹曲面通过夹具装配，基板在远离夹具的一端具备配重块。采用此发明贝壳形壳体的凸曲面为迎风面，其自身面积比平直面的面积大，能够利用更多方向上的风能来发电，风能在压电膜上压力发电，悬臂结构随着整体的加速度变化而自身发生内应力弯折，内外双重发电形式，整体结构紧凑，电能转化效率高。

技术领域

本发明涉及发电设备领域，具体涉及一种扇贝型风振发电装置。

背景技术

目前，世界各国对能源的需求不断增长，对环境的保护日益加强。因此，可再生能源的利用与发展在加速。压电发电是一项最近几十年兴起的高新技术，最近十几年更是在全世界被广泛研究。压电装置在外力交变作用下产生电荷，将这些电荷收集起来储存在电容或电池中，就可为后级电子元器件和系统供电。压电能量收集装置其体积小，结构简单，无电磁干扰，易加工制作，而且其功率密度可达到200μW/cm³。从目前各研究机构、专家学者的研究成果来看，压电材料可用在传感器与执行器上，也可作为提供电能的装置。随着压电材料压电性能的提高及高集成度，低能耗电力电子器件的使用，压电式发电技术成为了研究的热点。

发明内容

本发明要解决的问题在于提供一种扇贝型风振发电装置，贝壳形壳体的凸曲面为迎风面，其自身面积比平直的面积大，能够利用更多方向上的风能来发电，风能在压电膜上压力发电，悬臂结构随着整体的加速度变化而自身发生内应力弯折，内外双重发电形式，整体结构紧凑，电能转化效率高。

为解决上述问题，本发明提供一种扇贝型风振发电装置，为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种扇贝型风振发电装置，包括：贝壳形壳体，为正反面分别具备凸曲面、凹曲面的壳体；压电膜，附着在贝壳形壳体的凸曲面上；压电振子，呈悬臂结构与贝壳形壳体的凹曲面连接。

采用上述技术方案的有益效果是：本装置通过对压电发电模型的分析，创新性得将扇贝形状用于压电装置的设计，从而设计出一种基于压电材料的扇贝型风振发电装置。合理利用扇贝的凹凸结构，扇贝结构也一定程度上可以保护内部的结构。扇贝形外壳也符合风机叶片的结构。极大的提高了风能的利用效率，打破了风力发电的局限性，使风力发电更加便捷。利用振动，压电，声波，把三者有机融合一体，使其既具有在一定压力下产生电能，也可在一定频率振动下产生电能，但在频率振动下也可与贝壳形壳体的凹曲面构成的内腔产生共鸣发出声波，再由换能器转换发出电能。将压电材料和振动结合在一起。既可利用压电材料的正压电效应，也可利用振动不断在压电材料上施加正负信号，使其不断震荡产生声波共振，循环振动不断发电。贝壳形壳体的凸曲面为迎风面，其自身面积比平直的面积大，能够利用更多方向上的风能来发电，风能能够在压电膜上体现出压力，悬臂结构随着整体的加速度变化而自身发生内应力弯折，可以利用此再发电。整体结构紧凑，电能转化效率高。

作为本发明的进一步改进，贝壳形壳体的凹曲面上具备接收换能装置，压电膜、压电振子通过导线并联。

采用上述技术方案的有益效果是：本装置的结构类似于扇贝的外形，其装置的设计采用内外双层。该双层结构的外层采用压电薄膜，内腔采用陶瓷压电材料制成的箔片，两者均与导线连接引出后并联。

作为本发明的更进一步改进，贝壳形壳体呈扇形，贝壳形壳体的凹曲面上具备频率测试仪，压电振子设置在接收换能装置、频率测试仪之间。

采用上述技术方案的有益效果是：频率测试仪能够收集数据，得知此时的运动状态，频率测试仪的固定位置在振动幅度大的地方，方便数据的测量，接收换能装置在晃动幅度小的地方，防止其被晃动损伤。