一种风致振动压电能量收集装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106382191A(43)申请公布日2017.02.08(21)申请号201611058600.9(22)申请日2016.11.28(71)申请人上海大学地址200444上海市宝山区上大路99号(72)发明人张健滔张佳宁艺文吴枫(74)专利代理机构上海上大专利事务所(普通合伙)31205代理人陆聪明(51)Int.Cl.F03D9/25(2016.01)H02N2/18(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种风致振动压电能量收集装置(57)摘要本发明涉及一种风致振动压电能量收集装置，包括左固定件、第一滑块部件、阻流圆柱、迎风薄板、弯曲梁、压电悬臂梁元件、螺栓、右固定件、支杆、第二滑块部件、预压弹簧；四根支杆的两端通过螺栓分别固定在左固定件和右固定件的四角上，迎风薄板固定在第一滑块部件和第二滑块部件之间，迎风薄板的两端分别固定一个阻流圆柱；第二滑块部件和右固定件的中部分别开有一切槽，弯曲梁的两端固定在第二滑块部件和右固定件的切槽中，第一滑块部件和左固定件之间安装有预压弹簧；弯曲梁的中间一侧或两侧固定有压电悬臂梁元件。该装置即使在风速不高的场合，也能使压电元件产生较大的振动、输出较多的电能，有效提高风能收集的效率。CN106382191ACN106382191A权利要求书1/1页1.一种风致振动压电能量收集装置，其特征在于，包括左固定件（1）、第一滑块部件（2）、阻流圆柱（3）、迎风薄板（4）、弯曲梁（5）、压电悬臂梁元件（6）、螺栓（7）、右固定件（8）、支杆（9）、第二滑块部件（10）、预压弹簧（11）；四根支杆（9）的两端通过螺栓（7）分别固定在左固定件（1）和右固定件（8）的四角上，构成风致振动能量收集装置的外框架；所述迎风薄板（4）固定在第一滑块部件（2）和第二滑块部件（10）之间，迎风薄板（4）的两端分别固定一个阻流圆柱（3），构成一个总滑块部件，该总滑块部件能够沿着支杆（9）来回滑动；所述第二滑块部件（10）和右固定件（8）的中部分别开有一切槽，所述弯曲梁（5）的两端固定在第二滑块部件（10）和右固定件（8）的切槽中，所述第一滑块部件（2）和左固定件（1）之间安装有预压弹簧（11），其为总滑块部件提供预压力，并使弯曲梁（5）受力弯曲；所述弯曲梁（5）的中间一侧或两侧固定有压电悬臂梁元件（6）。2CN106382191A说明书1/3页一种风致振动压电能量收集装置技术领域[0001]本发明涉及压电能量收集领域，具体涉及一种风致振动压电能量收集装置。背景技术[0002]随着科学技术的发展，许多领域都应用了无线传感器网络，但如何为无线传感器网络节点供能是需要解决的一个难题。使用电池供能存在电能有限、更换维护成本高等问题，寻找无线传感器网络节点供能新方法成为了研究人员的关注热点。[0003]一种有效的解决方案是直接从环境中收集能量为传感器供能，这种方案可以促进对清洁能源的开发，并且能减少对于环境的污染。风能是一种清洁的再生能源，而且存储量巨大。收集风能来发电除了采用传统的大型风力发电机外，还可以通过风致振动的方法来进行风能收集。[0004]目前，为了有效地收集风能，国内外学者提出了各自各样的解决方案。比如，ClairDS等人提出了一个压电风能收集装置，把压电悬臂梁结构嵌入一个类似口琴的振动腔中，当腔体内的气压变化时，致使压电悬臂梁来回振动，并产生电能。但其整个装置体积较大，发电效率不高（Ascalableconceptformicropowergenerationusingflow-inducedself-excitedoscillations，AppliedPhysicsLetters）。专利CN103973161A提出了一种旋转压电收集装置，其转子转动时，定、转子上磁极相反的磁钢产生反作用力，挤压压电叠堆从而产生电能。当前压电风能收集装置的结构形式多样化，受到广大研究者的关注。但仍存在能量转换效率低、装置体积大、零部件复杂繁多、启动工作风速高等不足，而这也阻碍了压电风能收集装置的发展和应用。发明内容[0005]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种风致振动压电能量收集装置，其能够应用在有风的环境当中，高效的将环境中风能转化电能，并为微电子设备供能。[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种风致振动压电能量收集装置，包括左固定件、第一滑块部件、阻流圆柱、迎风薄板、弯曲梁、压电悬臂梁元件、螺栓、右固定件、支杆、第二滑块部件、预压弹簧；四根支杆的两端通过螺栓分别固定在左固定件和右固定件的四角上，构成风致振动能量收集装置的外框架；所述迎风薄板固定在第一滑块部件和第二滑块部件之间，迎风薄板的两端分别固定一个