专利名称：一种基于压电材料的风能转换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于风力发电设备技术领域，涉及一种风能转换装置，具体 涉及一种基于压电材料的风能转换装置。
背景技术：
风能属于可再生能源，具有取之不尽、用之不竭、无污染的特点，故风 力发电是最具发展潜力和商业开发价值的可再生能源。现有的风力发电，常 采用电磁耦合的形式，其转换效率一般都比较低，而且体积大、成本比较高。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于压电材料的风能转换装置，采用
PVDF压电材料制作压电振子装置，从而将风能转换为电能，提高了风能的. 转换效率，并能降低风力发电的成本。
本实用新型所采用的技术方案是， 一种基于压电材料的风能转换装置， 包括风轮转子上固定有桨叶的风车装置，风车装置的一端设置有旋转轴，还 包括压电装置，压电装置的外部封装有圆环状的压电装置外盖，压电装置内 部的截面为圆形空腔，旋转轴穿过压电装置内部空腔和风能转化支架相连 接，压电装置的空腔中、围绕旋转轴均匀固定有扇形的不相连接的压电振子 支架，钢球放置在压电振子支架外侧上，压电振子支架和压电装置外盖之间. 留有间隙，使得钢球刚好可以在该间隙内滚动，相邻的两个压电振子支架之 间设置有悬臂梁，该悬臂梁的长度大于压电振子支架的径向长度，悬臂梁的 上下表面上粘贴有压电晶片，压电晶片的宽度等于悬臂梁的宽度。
本实用新型的特点还在于其中的风能转换支架底部设置有底座，底座通过轴承A、轴承B和旋转
轴的两端相连接，轴承A、轴承B的顶部分别固定有上盖A、上盖B。 其中的压电晶片采用聚偏二氟乙烯PVDF压电材料。 其中的压电振子支架和悬臂梁采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
ABS塑料。
本实用新型的有益效果是，采用风车装置、压电装置和风能转换支架相-连接的结构，利用压电振子装置将风能转化为电能，提高了风能的转换效率， 并能降低风力发电的成本。
图1是本实用新型风能转换装置的结构示意图2是本实用新型风能转换装置中压电装置的结构示意图。
图中，l.风车装置，2.压电装置，3.风能转换支架，4.悬臂梁，5.压电晶
片，6.钢球，7.压电振子支架，8.压电装置外盖，9.旋转轴，IO.底座，ll,上-
盖A， 12.轴承A， 13.轴承B， 14.上盖B。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。 本实用新型基于压电材料的风能转换装置的结构，如图1所示，包括风 轮转子上固定有桨叶的风车装置1，风车装置1的一端设置有旋转轴9，还 包括压电装置2，压电装置2外部封装有圆环状的压电装置外盖8，压电装 置2内部的截面为圆形空腔，旋转轴9穿过压电装置2内部空腔和风能转换. 支架3连接，围绕压电装置2空腔内的旋转轴9，均匀固定有四个扇形的不 相连接的压电振子支架7，四个钢球6分别放置在四个压电振子支架7外侧 上，压电振子支架7和压电装置外盖8内壁之间留有间隙，使得钢球6刚好可以在该间隙内滚动，四个悬臂梁4依次固定在相邻两个压电振子支架7之 间，悬臂梁4长度大于压电振子支架7径向长度，表面为铝电极的压电晶片 5粘贴在悬臂梁4的上下表面上，压电晶片5的宽度等于悬臂梁4的宽度。 压电晶片5采用聚偏二氟乙烯PVDF压电塑料，压电振子支架7和悬臂梁4 采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS塑料。风能转换支架3底部设置有 底座IO，底座10通过轴承A12、轴承B13和旋转轴9的两端相连接，轴承 A12、轴承B13的顶部分别固定有上盖All、上盖B14。
结合图2说明本实用新型基于压电材料的风能转换装置的原理，当风车 装置l捕获到风能后，通过旋转轴9传递给压电装置2，从而带动压电装置 2 —起旋转。压电装置2内部的悬臂梁4将位于压电振子支架7上的钢球6 提升到图2中A点的高位，旋转时，钢球6在动能和势能的作用下下落到图 2中B点的低位，同时撞击悬臂梁4，悬臂梁4的自由端受到冲击力发生横 向振动。位于悬臂梁4上下两面上的压电晶片5与悬臂梁4 一起振动产生横 向应变，压电晶片5不断伸縮振动，当其被挤压或伸展时产生电能，捕获这' 些电能传递给微功率元件即完成风能向电能的转换方式。同时，底座10通 过轴承A12、轴承B13和旋转轴9的两端相连接，保证了装置在工作过程中 的稳定性。
本实用新型基于压电材料的风能转换装置，采用风车装置、压电装置和 风能转换支架相连接的结构，利用压电振子装置将风能转化为电能，提高了 风能的转换效率，并能降低风力发电的成本。
权利要求1.一种基于压电材料的风能转换装置，其特征在于，包括风轮转子上固定有桨叶的风车装置(1)，风车装置(1)的一端设置有旋转轴(9)，还包括压电装置(2)，所述压电装置(2)的外部封装有圆环状的压电装置外盖(8)，压电装置(2)内部的截面为圆形空腔，所述的旋转轴(9)穿过压电装置(2)内部空腔和风能转化支架(3)相连接，压电装置(2)的空腔中、围绕旋转轴(9)均匀固定有扇形的不相连接的压电振子支架(7)，钢球(6)放置在压电振子支架(7)外侧上，压电振子支架(7)和压电装置外盖(8)之间留有间隙，使得钢球(6)刚好可以在该间隙内滚动，相邻的两个压电振子支架(7)之间设置有悬臂梁(4)，该悬臂梁(4)的长度大于压电振子支架(7)的径向长度，悬臂梁(4)的上下表面上粘贴有压电晶片(5)，压电晶片(5)的宽度等于悬臂梁(4)的宽度。
2. 根据权利要求1所述的基于压电材料的风能转换装置，其特征在于， 所述的风能转换支架(3)底部设置有底座(10)，底座(10)通过轴承A(12)、 轴承B (13)和旋转轴(9)的两端相连接，轴承A (12)、轴承B (13)的 顶部分别固定有上盖A (11)、上盖B (14)。
3. 根据权利要求l所述的基于压电材料的风能转换装置，其特征在于， 所述的压电晶片(5)采用聚偏二氟乙烯PVDF压电材料。
4. 根据权利要求1所述的基于压电材料的风能转换装置，其特征在于，. 所述的压电振子支架(7)和悬臂梁(4)采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚 物ABS塑料。
专利摘要本实用新型公开的一种基于压电材料的风能转换装置，包括风轮转子上固定有桨叶的风车装置，风车装置的一端设置有旋转轴，还包括压电装置，压电装置的外部封装有圆环状的压电装置外盖，压电装置内部的截面为圆形空腔，旋转轴穿过压电装置内部空腔和风能转换支架相连接，压电装置的空腔中、围绕旋转轴均匀固定有扇形的不相连接的压电振子支架，钢球放置在压电振子支架外侧上，压电振子支架和压电装置外盖之间留有间隙，使得钢球刚好可以在该间隙内滚动，相邻的两个压电振子支架之间设置有悬臂梁，该悬臂梁的长度大于压电振子支架的径向长度，悬臂梁的上下表面上粘贴有压电晶片。本实用新型基于压电材料的风能转换装置，转换效率高，且成本低。
文档编号F03D9/00GK201372898SQ20082022269
公开日2009年12月30日 申请日期2008年12月1日 优先权日2008年12月1日
发明者张存娥, 穆安乐 申请人:西安理工大学