專利名稱：壓電電磁并列式風力發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風力發(fā)電領(lǐng)域，特別是一種壓電電磁并列式風力發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
風能作為一種清潔的可再生能源，其蘊量巨大。我國的風力資源極為豐富，絕大多數(shù)地區(qū)的平均風速都在3米/秒以上，特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼，平均風速更大；有的地方，一年三分之一以上的時間都是大風天。在這些地區(qū)，發(fā)展風力發(fā)電是很有前途的。新能源的利用，最重要的一點就是能源的轉(zhuǎn)化效率。我們在利用風力發(fā)電時，需要盡可能提高風電的轉(zhuǎn)化效率。目前的電磁式風力發(fā)電技術(shù)已趨于成熟，其轉(zhuǎn)化效率在短時間內(nèi)很難有大幅度的提升。隨著壓電陶瓷技術(shù)的發(fā)展，越來越多的人開始研究能量回收系統(tǒng)。有人發(fā)明了壓電式的風力發(fā)電裝置，如中國專利200920111349. 7和201120014730. 9，·是利用壓電材料的壓電效應來發(fā)電的，壓電式風力發(fā)電裝置產(chǎn)生的電流較小，可以應用到微電子領(lǐng)域。考慮到在電磁式風力發(fā)電過程中，風吹過發(fā)電裝置后還有很大一部分余能，導致風能的利用率較低。于是我們提出利用電磁式風力發(fā)電余能進行壓電式風力發(fā)電的構(gòu)想，發(fā)明了一種新的風力發(fā)電裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種風電轉(zhuǎn)化效率較高的壓電電磁并列式風力發(fā)電裝置。是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種壓電電磁并列式風力發(fā)電裝置，包括風向儀、風能收集器、集約通道、脈動開關(guān)、壓電發(fā)電機、電磁發(fā)電機、整流電路和用電或儲能設備，其特征在于所述風向儀用于檢測風向，并自動調(diào)整裝置方向，使風能收集器對準風向；所述風能收集器呈雙曲面，用于收集風能；所述集約通道與風能收集器相連，可以使風力更加均勻、集中；所述脈動開關(guān)用于檢測風速，根據(jù)風速大小來控制通風量，同時可以產(chǎn)生與壓電載體固有頻率相接近或相等的周期性變化的脈動風載荷；所述電磁發(fā)電機與脈動開關(guān)共軸相連，由勵磁效應產(chǎn)生電能；所述壓電發(fā)電機由壓電載體和壓電片組成，風吹向發(fā)電裝置，通過脈動開關(guān)，引起壓電載體的風致共振，風致共振引起壓電片載體大幅度穩(wěn)定的彎曲振動，使壓電片產(chǎn)生形變，從而產(chǎn)生電壓和電流；所述整流電路采用橋式整流電路，將壓電發(fā)電機產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，同時，通過電流疊加技術(shù)對多個壓電片產(chǎn)生的電流進行疊加，使其產(chǎn)生更大的電流，輸送給用電或儲能設備。本發(fā)明比較現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點
1、本發(fā)明將電磁式和壓電式風力發(fā)電裝置相結(jié)合，可以充分利用風能，提高風能轉(zhuǎn)化
率；
2、本發(fā)明設計有離心式脈動開關(guān)，通過控制通風量，能自動反饋調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，維持與壓電載體一階固有頻率相近或相等的轉(zhuǎn)動頻率，產(chǎn)生與壓電載體固有頻率相接近或相等的周期性變化的脈動風載荷，且能防止因風速過大而造成的破壞；
3、本發(fā)明可以為各個領(lǐng)域供電，應用范圍廣，既可以為大功率用電設備供電，又可以為微電子電路供電；
4、本發(fā)明采用雙曲面收集風能，一方面可以減少在收集過程中的能量損耗，另一方面可以使裝置在微風環(huán)境下發(fā)電，集約通道使風力均勻、集中。


圖I是本發(fā)明所述的一種壓電電磁并列式風力發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明所述的脈動開關(guān)的正面示意圖。圖3是本發(fā)明所述的脈動開關(guān)的左側(cè)示意圖?！?br> 具體實施例方式下面結(jié)合實施例附圖對本發(fā)明做進一步說明。如圖I所示，I一風向儀；2—風能收集器；3—集約通道；4一脈動開關(guān)；5—壓電發(fā)電機；6—整流電路；7—用電或儲能設備；8—壓電片；9一壓電載體；10—電磁發(fā)電機。本發(fā)明所述的一種壓電電磁并列式風力發(fā)電裝置，包括風向儀I、風能收集器2、集約通道3、脈動開關(guān)4、壓電發(fā)電機5、整流電路6、用電或儲能設備7和電磁發(fā)電機10。所述風向儀I用于檢測風向，并自動調(diào)整裝置方向，使風能收集器2對準風向；所述風能收集器2呈雙曲面，用于收集風能；所述集約通道3與風能收集器2相連，可以使風力更加均勻、集中；所述脈動開關(guān)4用于檢測風速，根據(jù)風速大小來控制通風量，同時可以產(chǎn)生與壓電載體9固有頻率相接近或相等的周期性變化的脈動風載荷；所述電磁發(fā)電機10與脈動開關(guān)4共軸相連，由勵磁效應產(chǎn)生電能；所述壓電發(fā)電機5由壓電載體9和壓電片8組成，風吹向發(fā)電裝置，通過脈動開關(guān)4，引起壓電載體9的風致共振，風致共振引起壓電片載體9大幅度穩(wěn)定的彎曲振動，使壓電片8產(chǎn)生形變，從而產(chǎn)生電壓和電流；所述整流電路6采用橋式整流電路，將壓電發(fā)電機產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，同時，通過電流疊加技術(shù)對多個壓電片產(chǎn)生的電流進行疊加，使其產(chǎn)生更大的電流，輸送給用電或儲能設備7。如圖2、3所示，I一支撐架；2—旋轉(zhuǎn)架；3—軸承滑塊；4一豎軸；5—葉片；6—電磁發(fā)電機；7—連桿；8—控制門。所述脈動開關(guān)由支撐架I、旋轉(zhuǎn)架2、軸承滑塊3、豎軸4、葉片5、連桿7和控制門8組成。葉片5、旋轉(zhuǎn)架2在豎軸4上，豎軸4通過支撐架I固定，軸承滑塊3可以在豎軸4上滑動，連桿7與軸承滑塊3相連，控制門8與連桿7相連，通過連桿7的控制可以沿軌道上下滑動，從而控制通風量。風吹動葉片轉(zhuǎn)動，然后帶動葉片5、豎軸4和旋轉(zhuǎn)架2 —起轉(zhuǎn)動。風速不定時，旋轉(zhuǎn)架2的轉(zhuǎn)速也隨之變動，于是軸承滑塊3便沿豎軸4上下滑動。軸承滑塊3的移動會使連桿7起作用，帶動控制門8上下移動，從而控制通風量。當風速變小時，旋轉(zhuǎn)架2轉(zhuǎn)速變慢，軸承滑塊3向下滑動，由連桿7的作用使得控制門8上移，通風量增大，旋轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速增大；當風速變大時，旋轉(zhuǎn)架2轉(zhuǎn)速變快，軸承滑塊3向上移動，由連桿7的作用使得控制門8下移，通風量減小，防止壓電載體振幅過大破壞壓電材料。壓電材料的壓電效應的原理是，如果對壓電材料施加壓力，它便會產(chǎn)生電位差(稱之為正壓電效應)，反之施加電壓，則產(chǎn)生機械應力(稱為逆壓電效應)。本發(fā)明在正是利用了電磁感應原理和壓電材料的正壓電效應原理。風帶動電磁發(fā)電機轉(zhuǎn)動后，會產(chǎn)生與壓電載體固有頻率相接近或相等的周期性變化的脈動風載荷，使壓電載體產(chǎn)生共振，從而使壓電結(jié)構(gòu)變形而產(chǎn)生電位差。自然風吹向發(fā)電裝置，風向儀檢測風向并使風能收集器迎風面對準風向，風能收集器對風能進行收集，風進入風能集約通道，集約通道使風力更加均勻、集中，風吹動脈動開關(guān)上的葉片轉(zhuǎn)動，脈動開關(guān)根據(jù)風速大小控制通風量，帶動電磁發(fā)電機轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生電能，同時產(chǎn)生與壓電載體固有頻率相接近或相等的周期性變化的脈動風載荷，脈動風載荷吹向壓電發(fā)電機，引起壓電載體的風致共振，風致共振使壓電片產(chǎn)生周期性的彎曲變形，產(chǎn)生電能。通過外接電路，對所產(chǎn)生的電流進行整流、放大，傳入用電或儲能設備。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進，均應包含在本發(fā)明的保護 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種壓電電磁并列式風力發(fā)電裝置，包括風向儀、風能收集器、集約通道、脈動開關(guān)、壓電發(fā)電機、電磁發(fā)電機、整流電路和用電或儲能設備，其特征在于所述風向儀用于檢測風向，并自動調(diào)整裝置方向，使風能收集器對準風向；所述風能收集器呈雙曲面，用于收集風能；所述集約通道與風能收集器相連，可以使風力更加均勻、集中；所述脈動開關(guān)用于檢測風速，根據(jù)風速大小來控制通風量，同時可以產(chǎn)生與壓電載體固有頻率相接近或相等的周期性變化的脈動風載荷；所述電磁發(fā)電機與脈動開關(guān)共軸相連，由勵磁效應產(chǎn)生電能；所述壓電發(fā)電機由壓電載體和壓電片組成，風吹向發(fā)電裝置，通過脈動開關(guān)，引起壓電載體的風致共振，風致共振引起壓電片載體大幅度穩(wěn)定的彎曲振動，使壓電片產(chǎn)生形變，從而產(chǎn)生電壓和電流；所述整流電路采用橋式整流電路，將壓電發(fā)電機產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，同時，通過電流疊加技術(shù)對多個壓電片產(chǎn)生的電流進行疊加，輸送給用電或儲能設備。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種壓電電磁并列式風力發(fā)電裝置，其特征在于所述脈動開關(guān)由支撐架、旋轉(zhuǎn)架、軸承滑塊、豎軸、葉片、連桿和控制門組成，葉片、旋轉(zhuǎn)架在豎軸上，豎軸通過支撐架固定，軸承滑塊可以在豎軸上滑動，連桿與軸承滑塊相連，控制門與連桿相連，通過連桿的控制可以沿軌道上下滑動，從而控制通風量。
全文摘要
本發(fā)明屬于風力發(fā)電領(lǐng)域，公開了一種壓電電磁并列式風力發(fā)電裝置，其特征在于風向儀用于檢測風向，并自動調(diào)整裝置方向，使風能收集器對準風向；風能收集器安裝在風口，呈雙曲面，用于收集風能；集約通道與風能收集器相連，使風力更加均勻、集中；脈動開關(guān)用于檢測風速，根據(jù)風速大小來控制通風量，產(chǎn)生與壓電載體固有頻率相接近或相等的周期性變化的風載荷；電磁發(fā)電機與脈動開關(guān)相連；壓電發(fā)電模塊包括壓電載體和壓電片組成；整流電路采用橋式整流電路，將壓電發(fā)電模塊產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，同時，通過電流疊加技術(shù)對多個壓電片產(chǎn)生的電流進行疊加，使其產(chǎn)生更大的電流，輸送給用電或儲能設備。
文檔編號F03D9/00GK102900621SQ20121037897
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者劉燦昌, 陳同同, 劉燦德, 許英姿, 錢亞男, 李陽, 杜玉飛 申請人:山東理工大學