基于压电效应的风力发电的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于压电效应的风力发电机，包括圆筒状的壳体，壳体的内壁面上设有至少一组压力发电组件；压力发电组件包括多个沿壳体的内壁面圆周向分布的压力发电片；壳体之外设有第一叶轮，壳体的内部设有第二叶轮，第一叶轮经传动轴连接第二叶轮，传动轴与壳体的中心轴同轴；第二叶轮的叶片沿壳体的径向的长度与压力发电片的长度之和大于壳体的半径。通过第二叶轮的旋转触碰位于壳体内壁面上的压力发电片，进而拨动压力发电片产生持续的振荡，压力发电片因压力形变在其表面出现异号极化电荷，从而产生持续的电能。本实用新型与传统的风力发电机相比，结构简单，对风速要求低，且风能利用率高。
【专利说明】基于压电效应的风力发电机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风力发电领域，特别地，涉及一种基于压电效应的风力发电机。
【背景技术】
[0002]受石化能源日趋枯竭、能源供应紧张和环境保护等的驱动，全世界都很重视风能等可再生清洁能源的开发利用。风力发电是目前我国可供商业化、产业化投资的重要领域之一，国家在这方面在政策上给予了大力支持，为风力发电的产业化、市场化提供了良好条件。国务院电价改革方案中明确风电不参与市场竞争，电量由电网企业按政府定价或招标价格优先购买，电力市场成熟时由政府规定供电企业售电量中新能源和可再生能源的电量比例，建立专门的竞争性新能源和可再生能源市场；各地政府也纷纷出台鼓励风力发展的激励政策，在所得税等方面实行优惠；国家发改委办公厅公布的“关于组织实施可再生能源和新能源高技术产业化专项的公告”中也明确指出风力发电是“可再生能源和新能源高技术产业化专项重点领域”。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将“研究开发大型风力发电设备”列入能源领域的优先主题。
[0003]传统风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来驱动发电机发电。现有的风机设备比较复杂，生产成本及发电成本高，且现有的风机必须在风速大于其切入风速时才能发电，当风速较低时风机不能正常工作。
实用新型内容
[0004]本实用新型目的在于提供一种基于压电效应的风力发电机，以解决传统风机控制难度大、生产成本高以及切入风速要求高的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0006]—种基于压电效应的风力发电机，包括圆筒状的壳体，壳体的内壁面上设有至少一组压力发电组件；
[0007]压力发电组件包括多个沿壳体的内壁面圆周向分布的压力发电片，压力发电片的长度方向沿壳体的径向延伸，形成自由端；
[0008]壳体之外设有第一叶轮，壳体的内部设有第二叶轮，第一叶轮经传动轴连接第二叶轮，传动轴与壳体的中心轴同轴；
[0009]第二叶轮的叶片沿壳体的径向的长度与压力发电片的长度之和大于壳体的半径。
[0010]进一步地，壳体的内壁面上设有两组以上压力发电组件，两组以上压力发电组件沿壳体的轴向在壳体的内壁面上间隔分布，且各组压力发电组件上相应的压力发电片处于同一平面上。
[0011]进一步地，多组压力发电组件上位于同一平面上的压力发电片之间相对固定。
[0012]进一步地，同一压力发电组件上相邻的至少两个压力发电片之间相对固定。
[0013]进一步地，压力发电片的材料为压电薄膜或者压电陶瓷。
[0014]进一步地，压力发电片在壳体的内壁面圆周向上均匀间隔分布。[0015]进一步地，壳体的内壁面和/或外壁面上设有隔音层。
[0016]进一步地，第一叶轮的外径大于第二叶轮的外径。
[0017]本实用新型具有以下有益效果:
[0018]本实用新型基于压电效应的风力发电机，通过位于壳体之外的第一叶轮在风力的带动下经传动轴带动位于圆筒状的壳体内部的第二叶轮旋转，且壳体的内壁面沿圆周向设有多个压力发电片，第二叶轮的旋转触碰位于壳体内壁面上的压力发电片，进而拨动压力发电片产生持续的振荡，压力发电片因压力形变在其表面出现异号极化电荷，从而产生持续的电能。本实用新型与传统的风力发电机相比，结构简单，对风速要求低，且风能利用率闻。
[0019]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0021]图1是本实用新型优选实施例基于压电效应的风力发电机的结构示意图；
[0022]图2是本实用新型优选实施例壳体内设置多组压力发电组件的结构示意图；
[0023]图3是本实用新型优选实施例壳体内同一平面上多个压力发电片相对固定的结构示意图；
[0024]图4是本实用新型优选实施例基于压电效应的风力发电机的内部截面示意图。
[0025]附图标记说明:
[0026]10、第一叶轮；20、第二叶轮；30、传动轴；40、壳体；
[0027]50、压力发电组件；51、压力发电片；52、固定件；53、夹持件。
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0029]参照图1，本实用新型的优选实施例提供了一种基于压电效应的风力发电机，包括圆筒状的壳体40，壳体40的内壁面上设有至少一组压力发电组件50。压力发电组件50包括多个沿壳体40的内壁面圆周向分布的压力发电片51，压力发电片51的长度方向沿壳体40的径向延伸，形成自由端。壳体40之外设有第一叶轮10，壳体40的内部设有第二叶轮20，第一叶轮10经传动轴30连接第二叶轮20，传动轴30与壳体40的中心轴同轴；第二叶轮20的叶片沿壳体40的径向的长度与压力发电片51的长度之和大于壳体40的半径，以保证第二叶轮20在旋转时触碰设置在壳体40的内壁面上的压力发电片51。当第一叶轮10在外界的风力作用下旋转时，第一叶轮10经传动轴30带动第二叶轮20旋转，参照图4，第二叶轮20进而拨动位于壳体40内壁面上的压力发电片51产生一定频率的振荡，而压力发电片51的持续振荡会产生的持续的电能。本实用新型风力发电机较于传统的风力发电机，结构简单、体积小，且对风速要求低、风能利用率高。[0030]为了使得圆筒状的壳体40的内部空间得到充分利用，优选地，参照图2，壳体40的内壁面上设有两组以上压力发电组件50，两组以上压力发电组件50沿壳体40的轴向在壳体40的内壁面上间隔分布，且各组压力发电组件50上相应的压力发电片51处于同一平面上。在本实施例中，圆筒状的壳体40的内壁面上沿轴向间隔设有三组压力发电组件50，每组压力发电组件50上相应的压力发电片51位于同一平面上。位于圆筒状的壳体40内壁面上的每个压力发电片51在持续振荡时均可产生持续的电能，经整流装置将各压力发电片51输出的电能进行整流稳压后，再累加集中供用电负载使用。
[0031]考虑到单个压力发电片51产生的电能很微弱，优选地，将多组压力发电组件50上位于同一平面上的压力发电片51之间相对固定，以保证位于同一平面上的多个压力发电片51保持步调一致的振荡，进而让多个压力发电片51产生的电能得到累加后输出。参照图3，位于同一平面上的三个压力发电片51经同一固定件52固定在壳体40的内壁面上，且三个压力发电片51的自由端经同一夹持件53固定，以保证位于同一平面上的多个压力发电片51在第二叶轮20的拨动下保持步调一致的振荡。当然，本领域技术人员还可以理解，还可以将壳体40的内壁面上相邻的几个平面上的所有压力发电片51固定起来，保证在振荡时几个平面上的所有压力发电片51就像一片压力发电片似的同步振荡；或者将单个压力发电组件50在壳体40的内壁面上相邻的几个压力发电片51固定起来保证同步振荡。
[0032]在本实施例中，压力发电片51的材料为压电薄膜或者压电陶瓷。优选地，多个压力发电片51在壳体40的内壁面圆周向上均匀间隔分布。为了提高第一叶轮10与第二叶轮20之间的传动比，优选地，第一叶轮10的外径大于第二叶轮20的外径。
[0033]为了减小旋转的第二叶轮20与压力发电片51之间的触碰产生的噪音，优选地，在壳体40的内壁面和/或外壁面上设有隔音层，以降低风力发电机工作时产生的噪音。
[0034]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于压电效应的风力发电机，其特征在于，包括圆筒状的壳体(40),所述壳体(40)的内壁面上设有两组以上压力发电组件(50)； 所述压力发电组件(50)包括多个沿所述壳体(40)的内壁面圆周向分布的压力发电片(51)，所述压力发电片(51)的长度方向沿所述壳体(40)的径向延伸，形成自由端； 两组以上所述压力发电组件(50)沿所述壳体(40)的轴向在所述壳体(40)的内壁面上间隔分布，且各组所述压力发电组件(50)上相应的压力发电片(51)处于同一平面上； 所述壳体(40)之外设有第一叶轮(10)，所述壳体(40)的内部设有第二叶轮(20)，所述第一叶轮(10 )经传动轴(30 )连接所述第二叶轮(20 )，所述传动轴(30 )与所述壳体(40 )的中心轴同轴； 所述第二叶轮(20)的叶片沿所述壳体(40)的径向的长度与所述压力发电片(51)的长度之和大于所述壳体(40)的半径。
2.根据权利要求1所述的基于压电效应的风力发电机，其特征在于， 多组所述压力发电组件(50)上位于同一平面上的压力发电片(51)之间相对固定。
3.根据权利要求1或者2所述的基于压电效应的风力发电机，其特征在于， 同一压力发电组件(50)上相邻的至少两个压力发电片(51)之间相对固定。
4.根据权利要求1所述的基于压电效应的风力发电机，其特征在于， 所述压力发电片(51)的材料为压电薄膜或者压电陶瓷。
5.根据权利要求1所述的基于压电效应的风力发电机，其特征在于， 所述压力发电片(51)在所述壳体(40)的内壁面圆周向上均匀间隔分布。
6.根据权利要求1所述的基于压电效应的风力发电机，其特征在于， 所述壳体(40)的内壁面和/或外壁面上设有隔音层。
7.根据权利要求1所述的基于压电效应的风力发电机，其特征在于， 所述第一叶轮(10)的外径大于所述第二叶轮(20)的外径。
【文档编号】H02N2/18GK203584684SQ201320590960
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】李茂军, 成立, 李雪, 周树林 申请人:长沙理工大学