一種風力發(fā)電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，具體涉及一種基于壓電效應的風力發(fā)電裝置，屬于風力發(fā)電和壓電發(fā)電技術領域。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著社會經濟的高速發(fā)展，對能源的需求日益劇增，環(huán)境污染和能源短缺成為困擾世界各國的一個共同難題，并由此而造成的環(huán)境惡化和能源危機逐漸開始影響經濟發(fā)展和人們生活。風能作為一種清潔的可再生能源，具有清潔、廉價、可再生、儲量大等優(yōu)點，利用風能進行發(fā)電具有巨大的應用價值和很好的發(fā)展前景，且其蘊量巨大，因此越來越受到世界各國的重視，越來越多的人在研宄風力發(fā)電。風力發(fā)電效果明顯，我國新能源戰(zhàn)略也開始把大力發(fā)展風力發(fā)電設為重點。但傳統(tǒng)的風力發(fā)電裝置體積大，設備建設成本高，需要巨大的投資。雖然也有一些小體積的風能發(fā)電機，但是轉換效率一般都比較低，所需能量往往風能不足以提供。而且大多數(shù)風力發(fā)電離不開電磁發(fā)電機，因此需要有一種新的發(fā)電形式來改變目前的發(fā)電狀況。
[0003]在1880年，Curie兄弟在研宄熱電現(xiàn)象和晶體對稱性的關系時，于α石英晶體上發(fā)現(xiàn)了壓電效應。某些電介質在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內部會產生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負相反的電荷的現(xiàn)象即為壓電效應。隨著人們對連續(xù)電力供應的需求和綠色環(huán)保能源意識的不斷增強，利用新型材料的壓電發(fā)電技術已成為當今熱門的研宄方向。壓電發(fā)電利用壓電材料變形后產生電能而實現(xiàn)發(fā)電，其具有結構簡單、實現(xiàn)方便、成本低等優(yōu)點。壓電材料是一種節(jié)能型環(huán)保材料，綠色安全，不會產生有毒有害的殘留物質，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。
[0004]基于此，目前出現(xiàn)了各種樣式的壓電發(fā)電裝置，如懸臂梁結構、Cymbal結構、疊堆形結構等?？v觀壓電發(fā)電技術的研宄現(xiàn)狀，上述壓電發(fā)電裝置收集的能量主要來源于周圍環(huán)境的機械振動源，也即所設計的壓電發(fā)電裝置主要為振動式壓電發(fā)電裝置。振動式壓電發(fā)電裝置雖然效率較高，但是必須要有一個機械振動源才能發(fā)揮其作用，而在有些特殊情況下很難找到有效的振動源實現(xiàn)裝置的發(fā)電能力?？紤]到外界環(huán)境中豐富的風能資源，如何將外界環(huán)境中的風能應用于壓電發(fā)電裝置是一個非常值得研宄的方向。專利文獻CN201310357008.9公開了一種風力帶動旋轉式壓電發(fā)電技術，該結構雖然采用無接觸的磁激勵方式對風能進行轉化，但該專利及其它一些專利電磁力是直接作用于壓電懸臂梁末端，其懸臂梁末端永磁體和轉盤上永磁體之間的距離需精確計算，要不然很容易使得壓電懸臂梁上壓電陶瓷由于變形過大而產生脆裂，即壓電懸臂梁的變形不容易控制。此外，由于受到設計結構限制，該專利結構擴展有限。專利CN202586804公開了一種采用壓電發(fā)電片的風力式發(fā)電機，在一個彈性條片上面分布有多塊壓電發(fā)電片，彈性條片隨風擺動時，上面的壓電發(fā)電片發(fā)生形變而產生電力，雖然體積小，但受其結構限制，加上對外界的環(huán)境要求高，實際發(fā)電效果不好，同時也缺少儲能裝置，壓電片發(fā)出的電流無法得到有效的收集和輸出。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對前述【背景技術】中的缺陷和不足，提供一種基于壓電效應的風力發(fā)電裝置，具有結構簡單、成本低、風能利用率高等特點，能將外界環(huán)境中的風能轉化為機械振動能量，并產生電能，且具備電能收集電路與電能儲存電路，能將電荷進行有效收集和安全輸出。
[0006]本發(fā)明所采用的技術方案是:一種風力發(fā)電裝置，包括基座、發(fā)電裝置、電能收集電路和電能儲存電路，所述發(fā)電裝置包括設置在基座上的一個或多個支撐臂組，每個支撐臂組包括多個在同一水平面上等角度分布的彈性支撐臂，每個支撐臂上貼覆有壓電發(fā)電片，壓電發(fā)電片與支撐臂間還設有銅材料基底層，所述壓電發(fā)電片的面積小于銅材料基底層的面積，所述支撐臂末端設有浮子，所述發(fā)電裝置通過電能收集電路與電能儲存電路連接。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進，所述支撐臂組為6組，每組配有6個支撐臂，支撐臂間相互呈60度。
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進，所述支撐臂上浮子的軸向與支撐臂軸向垂直，所述浮子的軸向與水平面平行，吸盤口統(tǒng)一朝向圍繞支撐臂呈順時針或逆時針以便更好地利用風會K。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進，所述壓電發(fā)電片為半環(huán)型壓電陶瓷片。
[0010]作為本發(fā)明的進一步改進，所述支撐臂上設有環(huán)形凹陷部，所述半環(huán)型壓電陶瓷片嵌入所述環(huán)形凹陷部內。
[0011]作為本發(fā)明的進一步改進，所述半環(huán)型壓電陶瓷片共有兩個，分別設置于支撐臂軸向垂直面兩側。
[0012]作為本發(fā)明的進一步改進，所述電能收集電路包括總線端子，總線端子的正極端連接所述壓電發(fā)電片，總線端子的負極端連接所述基底層。
[0013]作為本發(fā)明的進一步改進，所述電能儲存電路包括依次連接的輸入接口、整流電路、保護電路、升壓電路和輸出接口，所述輸入接口與總線端子相連接。
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進，所述浮子形狀為吸盤狀，可有效增大與風的接觸面積。
[0015]作為本發(fā)明的進一步改進，所述基座為圓臺形鋼材，基座外層涂有防腐蝕涂料。
[0016]本發(fā)明的工作過程及原理:即壓電材料的壓電效應原理，如果對壓電材料施加壓力，它便會產生電位差，稱之為正壓電效應；反之施加電壓，則產生機械應力，稱為逆壓電效應。本發(fā)明正是利用了壓電材料的正壓電效應，通過風使支撐臂產生振動，從而使壓電發(fā)電片變形而產生電位差，并輸出電信號，通過電能收集電路對多個壓電片產生的電流進行收集，并經過電能儲存電路進行存儲和利用。
[0017]由于上述技術方案的運用，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0018]1、本發(fā)明將風能利用與壓電發(fā)電相結合實現(xiàn)了風力發(fā)電。
[0019]2、本發(fā)明具有結構簡單、安裝制造維修方便。
[0020]3、綠色環(huán)保，發(fā)電時不受風力、風向影響，在風力作用下使貼覆在支撐臂上的壓電發(fā)電片產生壓電效應進行發(fā)電，此壓電發(fā)電裝置在微風擾動時即可進行發(fā)電，有利于實現(xiàn)對風能的有效利用，同時節(jié)省了采用風力發(fā)電的成本。
[0021]4、壓電片采用壓電陶瓷作為材料，壓電陶瓷壓電性較高，本發(fā)明使用壓電陶瓷作為壓電材料可大大提高裝置的能量收集效果。
[0022]5、具有電能收集電路和電能儲存電路，能將電荷進行有效收集、儲存和安全輸出，風能利用率尚。
【附圖說明】
[0023]下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方案作詳細說明:
[0024]圖1是本發(fā)明提供的基于壓電效應的風力發(fā)電裝置的正視圖；
[0025]圖2是本發(fā)明提供的風力發(fā)電裝置的支撐臂的軸截面圖；
[0026]圖3是本發(fā)明提供的風力發(fā)電裝置的支撐臂的裝配圖
[0027]圖4是本發(fā)明提供的風力發(fā)電裝置的電能收集電路圖；
[0028]圖