弯折棒式压电发电装置制造方法
【专利摘要】一种弯折棒式压电发电装置，属风力或水力发电领域。包括中部附着有压电单元（4）的回转轴（2）、轴承（3）、叶片（5）及支撑轴管（1），回转轴（2）两个端面与压电单元（4）之间安装两个轴承（3）两个轴承（3）经轴承套（6）分别安装一个叶片（5），回转轴（2）经两个轴承（3）内圈支撑在两个轴管（1）上。在沿回转轴（2）轴向流体的作用下，叶片（5）产生沿周向的转矩和偏心轴向力，叶片（5）伴有偏心轴向力的旋转迫使回转轴（2）产生弓形回转运动，使的压电单元（4）产生交变弯曲变形，输出电荷，实现流体动能向电能的转换。本实用新型具有结构简单、紧凑的特点，可广泛用于户外为传感器等器件提供电能。
【专利说明】弯折棒式压电发电装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于风力发电和水力发电领域，特别是一种弯折棒式压电发电装置。【背景技术】
[0002]利用自然界风能和水能进行发电，为各种户外设施进行自供电的系统符合当今节能、环保、低碳的发展趋势，在工业监控、智能交通、智能电网、矿山安全、环境监测、平安家居、医疗保健等领域具有广阔的应用前景。
[0003]美国的Priya采用压电器件设计制造了一种小型风力发电机US11/252903。可在时速8?16公里的风力驱动下发电。发电机的桨叶连到凸轮上，使围绕轴排成圆形的一系列双压电晶片产生振荡，从而输出电能。该方案具有两个缺点:一是压电双晶片每一次转动都与凸轮碰撞，摩擦，因此产生磨损，造成能量损失，同时降低使用寿命。二是在风速较低时，桨叶与凸轮不会脱离，压电双晶片保持一定的弯曲状态不变，此时不再发电。由NECTOKIN与日本Heardea联合开发、配备采用压电转换元件的发电装置的新型道路标识在日本试运行。其原理就是通过置于环形槽内钢球的滚动，撞击压电元件来发电。该装置设置在交通量大的公路隧道内，可利用汽车驶过时产生的气流驱动标识旋转。钢球位于由压电转换元件分隔成的环形通道中，标识转动时钢球就会在通道中运动，撞击通道两端的压电元件，使压电元件输出电荷。这种方案的主要缺点是，当车连续驶过而产生强烈的风时标识就会高速转动，从而使钢球紧贴着压电转换元件运动，压电元件得不到交变的压力作用，就不能发电了。本实用新型的压电发电装置具有结构简单、紧凑的特点，所能适应的流体(风、水等)速度范围宽，适用范围更广。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种利用压电材料收集流体动能的高效、适用范围广的弯折棒式压电发电装置。
[0005]一种弯折棒式压电发电装置，其特征在于包括回转轴，所述回转轴中部附着有压电单元；所述回转轴上还对称安装有两个轴承，分别位于所述回转轴两个端面与压电单元之间；上述两个轴承上均安装有轴承套，每一轴承套上固定有一个叶片；所述两个叶片在初始安装时相差180度。
[0006]所述的弯折棒式压电发电装置的发电方法，其特征在于:利用单个叶片的非轴对称结构，在流体动力作用下产生的周向力和偏心轴向力，使回转轴产生弓形回转运动，迫使附着在回转轴上的压电单元产生交变弯曲变形，输出电荷，实现流体动能向电能的转换。
[0007]本实用新型与现有技术相比，其显著优点:(I)采用摆动杆(回转轴2、轴承3和叶片5)能有效克服了由离心力来提供撞击的装置，在高速流体作用下会产生离心力过大而紧贴压电振子而失效；(2)可以根据周围环境流动能量大小及所需输出功率，采用粘贴不同数量的压电陶瓷片来有效改变输出功率；压电陶瓷片数量为至少I个，各个压电陶瓷片大小可以不相同，形状不限；(3)由于本装置采用不对称叶片结构，能够有效适应自然环境中紊乱的流体流动方向。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型压电发电装置的主视图。
[0009]图2是本实用新型压电发电装置在流体作用下运动状态。
[0010]图中标号名称:1、轴管，2、回转轴，3、轴承，4、压电陶瓷片，5、叶片，6、轴承套。
【具体实施方式】
[0011]结合图1，本实用新型压电发电装置，其含有轴管1、回转轴2、轴承3、压电单元4、轴承套6和叶片5，其特征为在回转轴2中间位置粘贴压电单元4，并在回转轴2离端面一定位置的地方对称安装两个轴承3 ;并在轴承3上安装叶片组件，其中叶片组件由叶片5和轴承套6构成，叶片5固定于轴承套6上；整个回转轴2两端剩余部分安装于轴管I内。
[0012]本实用新型压电发电装置在每个轴承3上只有一个叶片5，初始安装叶片5时为一上一下，保证叶片5采用不对称安装，这使得当流体流入时，与两个叶片5接触时，除了产生叶片组件绕着轴承3转动的力，而且还可能由于在轴向方向不对称的流体力，使得回转轴2产生弯折，使粘贴于回转轴2中间位置的压电陶瓷片4也因此产生弯曲变形，由正压电效应而产生电能。
[0013]本实用新型压电发电装置利用单个叶片5的非轴对称结构，在流体动力作用下产生轴向力和偏心轴向力，使回转轴2产生弓形回转运动，迫使附着在回转轴2上的压电单元产生交变弯曲变形，输出电荷，实现流体动能向电能的转换。
[0014]结合图1和图2，本压电发电装置叶片5在每个轴承3上只有一个，初始安装叶片5时为一上一下，保证叶片5为不对称安装，在流体流入时，除了绕着轴承转动外，还由于不对称的结构，使得在叶片上产生一个剪切力；在回转轴2两端形成方向相反剪切力时，就会产生一个弯矩，从而使得回转轴2产生弯曲变形，而粘贴于回转轴2的压电单元4也因此产生轴向压缩和拉伸变形，由压电正效应产生电能，再通过储能装置就能不断将电能收集起来。
【权利要求】
1.一种弯折棒式压电发电装置，其特征在于包括回转轴(2)，所述回转轴(2)中部附着有压电单元(4);所述回转轴(2)上还对称安装有两个轴承(3)，分别位于所述回转轴(2)两个端面与压电单元(4)之间；回转轴(2)经轴承(3)的内圈支撑在两个轴管(I)上；上述两个轴承(3)上均安装有轴承套(6)，每一轴承套(6)上固定有一个叶片(5);所述两个叶片(5)在初始安装时相差180度。
【文档编号】H02N2/18GK203457077SQ201320511654
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】杨颖 , 沈钦龙, 金家楣 申请人:南京航空航天大学