一种压电发电装置

技术领域

本申请涉及可再生能源技术领域，具体涉及一种压电发电装置。

背景技术

进入21世纪以来，世界经济得到高速发展，世界各国对化石资源的需求量与日俱增，石油、煤炭等传统化石资源被大量消耗，伴随产生了日益严重环境污染问题。因此，人们寻求新的可替代能源的步伐不断加快，世界各国也纷纷出台各种节能减排的措施。

风能是指空气流动产生的动能，是一种储量大、分布广的可再生清洁能源。所以，利用风能发电非常环保，且能够产生非常巨大的电能。据学者调查：地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦。而海洋能是指依附在海水中的可再生清洁能源，是海洋通过各种物理过程接收、储存和散发的能量，这些能量以海流能、波浪能、潮汐能等形式存在于海洋之中，开发海洋能将对环境的影响非常小。因此，越来越多的国家重视对风能和海洋能的开发利用。

发明内容

本申请旨在至少部分解决已有技术中的问题，基于发明人对以下事实的认识和理解，随着科技的进步，压电材料越来越受到重视，这种材料即使受到较小程度的机械挤压，也会在两端面间出现电压，能够将机械能转化成电能。若能将风能或海洋能与压电材料进行结合，将具有非常大的实际应用价值和实际意义。

有鉴于此，本公开提出了一种压电发电装置，仅需更换装置应用场所，无需改变装置原有结构，就可回收风能、海流能、波浪能、潮汐能等多种新型能源

根据本公开的实施例提出的压电发电装置，包括：

U字型支架；

两组旋转架，每组旋转架由多根第一长杆组成，多根第一长杆在中点处焊接固定，两组旋转架分别对称安装在所述U字型支架的两侧；

外接板，外接板的两端分别固定在两组旋转架的相对两根第一长杆的端部，外接板的板外侧固定有板外叶片，外接板的板内侧固定有板内叶片；

两组连接杆，每组连接杆由多根第二长杆组成，第二长杆从左至右依次由左端杆、左压电材料、左弹簧、中心杆、右弹簧、右电材料和右端杆相互连接而成，多根第二长杆在中心杆的中点处焊接固定，第二长杆的两端分别通过左端杆和右端杆与相应的外接板相对固定；

配重物，所述配重物的两端分别固定在两组第二长杆的中点焊接处。

可选地，根据本公开的实施例提出的压电发电装置，还可以包括发电机，所述发电机输出轴与旋转架的第一长杆的中点焊接处相对固定。

根据本公开的实施例提出的压电发电装置，还可以包括尾翼，所述尾翼通过尾翼连接架与U字型支架的两侧相对固定。

根据本公开的实施例提出的压电发电装置，还可以包括底座，所述U字型支架通过转轴插入底座中，支架通过转轴与底座实现转动配合。

可选地，压电发电装置中，所述配重物为由密度比水重的轻质防水材料所制成的圆柱体。

可选地，所述第一长杆的数量与所述第二长杆的数量相等。

可选地，所述板外叶片和板内叶片的圆弧对应的圆心角角度在120°到180°之间。

根据本公开的实施例，本装置能够回收不同种类的新型能源，若设置在风力条件优越的环境，则装置可回收风能；若设置在水底，则装置可回收海流能、波浪能或潮汐能等。回收原理如下：装置在风力、海流或波浪等条件的作用下使各组叶片交替转动，在装置配重物重力的作用下通过弹簧挤压使得压电材料产生稳定的电力输出，实现了对风能、海流能或波浪能等新型能源的有效利用。

本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显然，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本公开的一个实施例示出的压电发电装置的结构示意图。

图2为根据本公开的一个实施例示出的板外叶片和板内叶片形成的聚风侧与散风测示意图。

图3为根据本公开的一个实施例示出的配重物与连接架之间的连接关系示意图。

图4为根据本公开的一个实施例示出的板外叶片和板内叶片在受风时的示意图。

图5为根据本公开的一个实施例示出的配重物挤压弹簧时的示意图。

图6为根据本公开的一个实施例示出的压电发电装置利用海流能的示意图。

图7为根据本公开的一个实施例示出的压电发电装置在退潮时利用海流能的示意图。

图8为根据本公开的一个实施例示出的压电发电装置在涨潮时利用海流能的示意图。

图1-图8中，1是支架，2是旋转架，3是外接板，4是板外叶片，5是板内叶片，6是连接杆，7是压电材料，8是弹簧，9是配重物，10是发电机，11是底座，12是尾翼连接架，13是尾翼，14是转轴。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1是根据本公开一个实施例示出的压电发电装置的结构示意图，包括：

U字型支架1；

两组旋转架2，每组旋转架由多根第一长杆组成，多根第一长杆在中点处焊接固定，两组旋转架分别对称安装在所述U字型支架1的两侧的上端部；

外接板3，外接板3的两端分别固定在两组旋转架2的相对两根第一长杆的端部，外接板的板外侧固定有板外叶片4，外接板的板内侧固定有板内叶片5；

两组连接杆6，每组连接杆由多根第二长杆组成，第二长杆从左至右依次由左端杆15、左压电材料(7)、左弹簧(8)、中心杆、右弹簧8、右电材料7和右端杆(15)相互连接而成，多根第二长杆在中心杆的中点处焊接固定，第二长杆的两端分别通过左端杆15和右端杆(15)与相应的外接板3相对固定；

配重物9，所述配重物9的两端分别固定在所述第二长杆的中心杆中点的焊接处。

根据本公开的一个实施例，压电发电装置还可以包括发电机10，所述发电机10输出轴与旋转架2的第一长杆的中点焊接处相对固定。

根据本公开的一个实施例，压电发电装置还可以包括尾翼13，所述尾翼13通过尾翼连接架12与U字型支架1的两侧上端部相对固定。

根据本公开的一个实施例，压电发电装置还可以包括底座11，所述U字型支架通过转轴14插入底座11中，支架1通过转轴14与底座11实现转动配合。

根据本公开的一个实施例，压电发电装置中的配重物9，由密度比水重的轻质防水材料所制成的圆柱体。

根据本公开的一个实施例，压电发电装置中，所述旋转架2中的第一长杆的数量与所述连接杆2中第二长杆的数量相等。

根据本公开的一个实施例，压电发电装置中，所述板外叶片4的圆弧和板内叶片5的圆弧对应的圆心角角度在120°到180°之间。

本公开一个实施例示出的压电发电装置，具有以下优点：

1、本公开不仅仅能够利用风能使得压电材料产生稳定的电力输出，还可以设在水底利用海流的作用使得压电材料产生电力，此外，本公开不受海水涨潮和落潮限制，可以利用不同水位下的海流，实现了对海流能的有效充分利用。

2、在风能、海流能或波浪能的作用下，本公开不局限于利用压电材料发电，还可以通过装置旋转架的转动使发电机的输出轴旋转，进而使得发电机发电，实现了压电材料与发电机双重电力输出。

3、基于本装置的捕能部分与发电部分的特点，仅需更换装置应用场所，无需改变装置原有结构，就可回收风能、海流能、波浪能、潮汐能等多种新型能源的能量，实现了一个装置多个功用的效果。

以下结合附图，详细介绍根据本公开的一个实施例的压电发电装置的工作原理和工作过程：

根据本公开的一个实施例，压电发电装置可以实现对风能回收利用。装置利用风能时：所述底座11固定在海岸边或山顶等风力条件优越的场所；支架1通过转轴14与底座11配合，可以实现与底座11之间相对转动。旋转架2由两根同等规格的圆杆垂直焊接形成，旋转架2在焊接处通过转轴与支架1连接，在本公开的一个实施例中，旋转架2共有两组，所述的两组旋转架之间通过四组外接板连接。每组外接板3在板外侧固定有一组板外叶片4，在板内侧固定有一组板内叶片5，四组外接板对应就有四组板外叶片和四组板内叶片；所述板外叶片4和板内叶片5的规格完全相同，所述发电机10固定在支架1上，通过转轴与旋转架2中的两根圆杆焊接处相连接。如图2所示，所述板外叶片4和板内叶片5的圆弧对应的圆心角角度在120°到180°之间。定义叶片内凹侧为聚风侧，定义叶片外凸侧为散风侧，聚风侧的风阻较大，散风测的风阻较小。

如图3所示，所述配重物9为密度比水重的轻质防水材料所制成的圆柱体。连接杆6由两根较细的圆杆垂直焊接形成，在本装置中共有两组连接杆，在两组连接杆的焊接处分别与配重物9两端连接，两组连接杆在杆端位置分别固定在上述四组外接板上，在每组连接杆6上设有四组弹簧，两组连接杆对应就有八组弹簧；所述每组弹簧8底端连接有压电材料7，八组弹簧对应有八组压电材料。

所述尾翼连接架12一端连接支架1，另一端连接尾翼13，尾翼13安装时应保证与来风方向平行。

如图4和图5所示，当本装置受风力作用时，即使是受到较小风力，由于叶片聚风侧的阻力大，所以装置叶片会产生一个偏转力矩，装置中各组叶片会交替转动，在配重物9重力的作用下通过弹簧8挤压，使得压电材料7产生稳定的电力输出，实现了对风能的有效利用。此外，装置中各组叶片的交替转动会带动旋转架2发生转动，进而带动发电机10的输出轴转动，从而使得发电机10发电。当本装置受到来风方向发生改变时，尾翼13便受风力的作用绕底座11发生转动，调整装置最佳捕能方向，从而保证装置对风能实现最优化回收，回收效果好。

根据本公开的一个实施例，压电发电装置还可以对海流能的回收利用：在此实施方式下，支架1安装在如图6所示的近海岸浅水区域水底；叶片聚风侧即成为为聚流侧，叶片散风侧亦成为散流侧，聚流侧的水阻较大，散流测的水阻较小。所述尾翼13安装时应保证与海流方向平行。

当装置受海流能作用时，装置中配重物9会在海流的作用下来回晃荡并挤压弹簧8，同时装置中板外叶片4与板内叶片5会在海流的作用下会发生转动，进而配重物9对两组连接架上的八组弹簧交替挤压，八组弹簧挤压与之对应的八组压电材料，从而使得各组压电材料7交替产生电力输出。此外，在海流的作用下，装置中各组叶片的交替转动会带动旋转架2发生转动，进而通过转轴使得发电机10发电。当本装置受到海流方向发生改变时，尾翼13便受海流的作用绕底座11发生转动，调整装置最佳捕能方向，从而保证装置对海流能实现最优化回收，回收效果好。

当安装本装置的水域出现退潮时，水位高度如图7所示，海流依然会使板外叶片4与板内叶片5发生转动，进而实现配重物9对两组连接架上的八组弹簧交替挤压，八组弹簧挤压与之对应的八组压电材料，从而使得各组压电材料7交替产生电力输出。此外，在海流的作用下，旋转架2也会转动，进而通过转轴使得发电机10发电。在出现退潮这种情况下，即使本装置底下的海水完全褪去，本装置依然可以利用风能进行发电。

当安装本装置的水域发生涨潮时，如图8所示，此时海水完全浸没本装置，当有海流作用时，本装置配重物9会在海流的作用下发生来回晃荡并挤压弹簧8，同时，叶片聚流侧的水阻较大，散流测的水阻较小，叶片会发生转动，从而带动旋转架2转动，进而通过转轴使得发电机10发电。当本装置受到海流方向发生改变时，尾翼13便受海流的作用绕底座11发生转动，调整装置最佳捕能方向，从而保证装置对海流能实现最优化回收，回收效果好。

本发明利用海流能的实施方式中，装置不受海水涨潮和落潮限制，可以利用不同水位下的海流，实现了对海流能的有效充分利用。

基于本装置的捕能部分与发电部分的特点，仅需更换装置应用场所，无需改变装置原有结构，就可回收风能、海流能、波浪能、潮汐能等多种新型能源的能量，实现了一个装置多个功用的效果。

上述装置对风能和海流能的实施方式仅仅是本公开的优先实施方式，但绝不构成对本公开的限制，此外，还应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本公开的保护范围。