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专利号: 2021108845379
申请人: 西北工业大学太仓长三角研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种自控速非接触式磁耦合压电风能采集器,其特征在于,包括底座(3)、支座(7)、能量采集结构和自控速结构;其中自控速结构和支座(7)位于底座(3)上,支座(7)用于支撑能量采集结构;

所述能量采集结构包括风叶(4)、圆柱壳体(12)、导电滑环(13)、转轴(15)、压电片(16)、方形永磁体(5)和激励永磁体(6);转轴(15)一端与若干风叶(4)连接形成风车状,中部依次连有圆柱壳体(12)和导电滑环(13),且圆柱壳体(12)和导电滑环(13)之间存在距离不接触;圆柱壳体(12)与压电片(16)末端相连,压电片(16)首端固定有方形永磁体(5),所述方形永磁体(5)可与激励永磁体(6)产生无接触式磁耦合作用,激励永磁体(6)固定在底座(3);

所述自控速结构包括支架(8)、挡风板(9)、减速棒(10)、减速板(11)和弹簧(14),支架(8)铰接在底座(3)上,其中一侧通过弹簧(14)支撑;挡风板(9)固连在支架(8)另一侧;减速板(11)采用柔性材料制成,固定连接在支架(8)上端;减速棒(10)固定在转轴(15)另一端,其轴线与转轴(15)轴线呈夹角;在风速大于阈值范围时,挡风板(9)起到减速作用同时支架(8)向后倾斜压缩弹簧,此时减速棒(10)与减速板(11)接触,减速棒(10)击打减速板(11)使得转轴转速减缓,保证能量采集结构保持高能量输出;

当风驱动风叶(4)转动,风叶(4)带动转轴(15)与圆柱壳体(12)转动,由于压电片(16)末端与圆柱壳体(12)相连,圆柱壳体(12)转动带动压电片(16)转动,压电片(16)首端粘贴有方形永磁体(5),底座(3)上粘贴有激励永磁体(6),压电片(16)转动时方形永磁体(5)与激励永磁体(6)距离较近时,通过非接触式磁力耦合,使压电片(16)震动,通过压电效应产生电压;风速在5m/s及以下时,减速棒(10)敲击不到减速板(11),此时采集器为高能量输出状态;在5m/s‑10m/s时减速板(11)后倾到减速棒(10)可敲击到减速板(11)进行转速控速;

导电滑环(13)用于接线输出电能,防止转轴(15)旋转导致压电片(16)导线缠绕。

2.如权利要求1所述的一种自控速非接触式磁耦合压电风能采集器,其特征在于,风速在5m/s及以下时,减速棒敲击不到减速板,此时采集器为高能量输出状态;在5m/s‑10m/s时减速板后倾到减速棒可敲击到减速板进行转速控速。

3.如权利要求1或2所述的一种自控速非接触式磁耦合压电风能采集器,其特征在于,当风速在小于3m/s时装置处于低能量输出状态,减速板与减速棒未工作;风速在3m/s‑5m/s时装置处于高能量输出状态,减速板与减速棒未工作;风速在5m/s‑10m/s时,此时减速板与减速棒工作为转轴控速,此风速下的转轴转速范围和转轴在风速3m/s‑5m/s时的转速范围一致,从而也处于高能量输出状态。

4.如权利要求1所述的一种自控速非接触式磁耦合压电风能采集器,其特征在于,所述压电片采用厚度为0.1mm‑0.2mm的低刚度铝合金材料制成。

5.如权利要求1所述的一种自控速非接触式磁耦合压电风能采集器,其特征在于,当风驱动风叶转动,风叶带动转轴与圆柱壳体转动,由于压电片末端与圆柱壳体相连,圆柱壳体转动带动压电片转动,压电片首端粘贴有方形永磁体,底座上粘贴有激励永磁体,压电片转动时方形永磁体与激励永磁体距离较近时,通过非接触式磁力耦合,使压电片震动,通过压电效应产生电压。

6.如权利要求1所述的一种自控速非接触式磁耦合压电风能采集器,其特征在于,所述导电滑环(13)用于接线输出电能,防止转轴(15)旋转导致压电片(16)导线缠绕。