一种风致磁力耦合压电发电装置的制作方法

本实用新型属于风力发电领域，特别是一种风致磁力耦合压电发电装置。

背景技术：

利用自然界的风能和水能等各种振动能量进行发电，为各种微系统供电，符合当今节能、环保、低碳的发展趋势。在各种能量采集方式中，使用压电材料进行能量收集更加适合于环境振动能的低频、随机变化特点。

近年来，随着无线传感网络技术日趋成熟及其在环境监测、大型建筑物及桥梁的健康监测、工业、军事及公共安全等领域应用普及，为其提供持续能源供应的微小型发电机的研究受到国内外学者的广泛关注。目前已提出的微小型发电机基本都是基于电磁原理和压电原理的，单一的压电发电装置通常会产生高电压和低电流，而单独的电磁发电装置会产生高电流和低电压。上述发电机装置的共同特点是都是利用一种发电方式进行发电，最大的弊端是发电量效果不佳。所以就有一些学者看是研究磁力耦合压电发电装置，此发电装置能够同时产生高电压和高电流。

技术实现要素：

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、适用范围广的压电发电装置。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

一种风致磁力耦合压电发电装置，其特征在于，由叶轮、旋转轴、圆柱电刷、上端盖、电磁线圈、壳体、转动盘、弹性悬臂梁、压电陶瓷片、永磁铁块、下端盖、螺栓、螺母。

所述叶轮固定在旋转轴的一端；所述圆柱电刷固定在旋转轴上；所述圆柱电刷与上端盖配合；所述圆柱电刷上设有旋转接头；所述上端盖上设有四个螺栓孔，所述上端盖上设有电线孔；所述壳体上设有通孔，所述壳体上设有导线孔；压电双晶梁包括弹性悬臂梁、压电陶瓷片和永磁铁块；所述压电陶瓷片经不同的线路接到圆柱电刷；所述弹性悬臂梁两侧设有压电陶瓷片、永磁铁块；所述转动盘固定在旋转轴的另一端；所述弹性悬臂梁嵌入转动盘；所述壳体内侧设有电磁线圈和圆周阵列布置的永磁铁块；壳体、电磁线圈和永磁铁块组成中间组件。

所述下端盖上有螺纹孔，所述下端盖上有圆通孔；所述上端盖、壳体和下端盖由螺栓分别穿过上端盖的螺栓孔、壳体的通孔和下端盖的螺纹孔与螺母配合得以四周固定；所述上端盖上设有电线孔，壳体上设有导线孔，下端盖上设有圆通孔，用于引出连接电磁线圈的电线。

一种风致磁力耦合压电发电装置的工作方法：外界流体促使叶轮转动；所述叶轮转动带动旋转轴旋转；所述旋转轴转动，使得转动盘和压电双晶梁阵列绕着旋转轴轴心一起转动；所述壳体内侧有电磁线圈与圆周阵列布置的的永磁铁块；所述转动盘转动，使得压电双晶梁绕着旋转轴轴心转动，压电双晶梁的永磁铁块在电磁线圈内旋转，切割磁感应线，电磁线圈产生感应电流；所述电磁线圈连接导线经导线孔、电线孔和圆通孔，接到负载电阻上；所述转动盘转动，使得压电双晶梁绕着旋转轴轴心转动压电双晶梁的永磁铁块与壳体内侧的永磁铁块相互吸引，每个压电双晶梁的永磁铁块相互排斥，在永磁铁块的吸引力与排斥力的作用下，使得压电双晶梁振动；所述压电陶瓷片经不同的线路接到圆柱电刷。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点：

一、可以设计多个弹性悬臂梁，增加对应数量的压电陶瓷片，从而使得其变化范围大大增加，从而可以更好因地因时安装不同型号的该装置，因此实现高效率的发电。

二、利用压电效应，从空气或其他流体的运动中收集能量，转化为电能，是一种小型风力发电或水力发电装置，可用于户外使用的小型设备或设的自供电；

三、压电发电装置通常会产生高电压和低电流，而电磁发电装置会产生高电流和低电压，风致磁力耦合压电发电装置能够同时产生高电压和高电流。

附图说明

图1所示为本实用新型提出的压电发电装置结构剖面图。

图2所示为本实用新型提出的叶轮结构示意图。

图3所示为本实用新型提出的圆柱型电刷示意图。

图4所示为本实用新型提出的压电双晶梁组件结构图。

图5所示为本实用新型提出的压电双晶梁结构图。

图6所示为本实用新型提出的中间组件示意图。

图7所示为本实用新型提出的上端盖结构示意图。

图8所示为本实用新型提出的下端盖结构示意图。

具体实施方式

附图非限制性地公开了本实用新型所涉及优选实施例的结构示意图；以下将结合附图详细地说明本实用新型的技术方案。

一种风致磁力耦合压电发电装置，其特征在于：包括叶轮1、旋转轴2、圆柱电刷3上端盖4、电磁线圈5、壳体6、转动盘7、弹性悬臂梁8、压电陶瓷片9、永磁铁块10、下端盖11、螺栓12、螺母13。

所述叶轮1固定在旋转轴2的一端；所述圆柱电刷3固定在旋转轴2上；所述圆柱电刷3与和上端盖4配合；所述圆柱电刷3上设有接旋转接头3-1；所述上端盖4上设有四个螺栓孔4-1，所述上端盖4上设有电线孔4-2；所述壳体6上设有通孔6-1，所述壳体 6上设有导线孔6-2；压电双晶梁包括弹性悬臂梁8、压电陶瓷片9和永磁铁块10；所述压电陶瓷片9经不同的线路接到圆柱电刷3；所述弹性悬臂梁8两侧设有压电陶瓷片9、永磁铁块10；所述转动盘7固定在旋转轴2的另一端；所述弹性悬臂梁8嵌入转动盘7；所述壳体6内侧设有电磁线圈5和圆周阵列布置的永磁铁块10；壳体6、电磁线圈5和永磁铁块 10组成中间组件。

所述下端盖11上有螺纹孔11-1，所述下端盖11上有圆通孔11-2；所述上端盖4、壳体6和下端盖11由螺栓12分别穿过上端盖4的螺栓孔4-1、壳体6的通孔6-1和下端盖 11的螺纹孔11-1与螺母13配合得以四周固定；所述上端盖4上设有电线孔4-2，壳体6上设有导线孔6-2，下端盖11上设有圆通孔11-2，用于引出连接电磁线圈5的电线。

一种风致磁力耦合压电发电装置的工作方法：外界流体促使叶轮1转动；所述叶轮1转动带动旋转轴2旋转；所述旋转轴2转动，使得转动盘7和压电双晶梁阵列绕着旋转轴2轴心一起转动；所述壳体6内侧有电磁线圈5与圆周阵列布置的的永磁铁块10；所述转动盘7转动，使得压电双晶梁绕着旋转轴2轴心转动，压电双晶梁的永磁铁块10在电磁线圈5内旋转，切割磁感应线，电磁线圈5产生感应电流；所述电磁线圈5连接导线经导线孔6-2、电线孔4-2和圆通孔11-2，接到负载电阻上；所述转动盘7转动，使得压电双晶梁绕着旋转轴2轴心转动压电双晶梁的永磁铁块10与壳体内侧的永磁铁块10相互吸引，每个压电双晶梁的永磁铁块10相互排斥，在永磁铁块10的吸引力与排斥力的作用下，使得压电双晶梁振动；所述压电陶瓷片9经不同的线路接到圆柱电刷3。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型作举例说明。本实实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。