本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種垂吊式壓電風(fēng)能采集器，用于為無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)提供電力。主體通過(guò)螺釘安裝在掛架上，掛件通過(guò)螺釘安裝在掛架上、且置于主體內(nèi)；1-50個(gè)壓電換能器置于所述主體內(nèi)，壓電換能器由一對(duì)缽型壓電振子通過(guò)鉚釘鉚接而成，缽型壓電振子由缽型殼和環(huán)形壓電晶片粘接而成；第一個(gè)壓電換能器的上端與掛件鉚接，兩個(gè)相連壓電換能器的缽型殼體通過(guò)空心鉚釘鉚接，最后一個(gè)壓電換能器下端的缽型殼體與球銷(xiāo)鉚接，球銷(xiāo)通過(guò)主體下端的通孔伸出；球銷(xiāo)上套有彈簧，彈簧壓接在最后一個(gè)壓電振子和主體下端面之間，風(fēng)帆通過(guò)螺釘安裝在所述球銷(xiāo)套上。優(yōu)點(diǎn)是：采用多個(gè)壓電振子串聯(lián)同步發(fā)電，可收集任意方向的微弱風(fēng)能。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于新能源和發(fā)電
，具體涉及一種垂吊式壓電風(fēng)能采集器，為無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)提供能量供應(yīng)。
技術(shù)介紹
風(fēng)能廣泛存在于自然界中，風(fēng)力發(fā)電已成為當(dāng)今世界主流的能源之一。以往人們只注重的大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的研究，近年來(lái)，隨著無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日趨成熟及其在環(huán)境監(jiān)測(cè)、大型建筑物及橋梁的健康監(jiān)測(cè)、工業(yè)、軍事及公共安全等領(lǐng)域應(yīng)用的普及，為其提供持續(xù)人能源供應(yīng)的微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，其原因在于化學(xué)電池的能量有限、其使用時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于無(wú)線(xiàn)傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的壽命，故需經(jīng)常更 換，嚴(yán)重制約了無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在遠(yuǎn)程及危險(xiǎn)環(huán)境中的推廣應(yīng)用。目前已提的微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)基本都是基于電磁原理和壓電原理的，因壓電式發(fā)電機(jī)的發(fā)電過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，更適用于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用需求?，F(xiàn)有的壓電式風(fēng)力發(fā)電機(jī)大都為旋轉(zhuǎn)式的，即首先利用風(fēng)使葉片旋轉(zhuǎn)、再有葉片帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸激勵(lì)壓電振子發(fā)電，如中國(guó)專(zhuān)利200920111349. 7,200910081331. 1,200910082047. 6,201010519391. X 等。上述旋轉(zhuǎn)式壓電風(fēng)力發(fā)電機(jī)的除了結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需要機(jī)械部件轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)外，風(fēng)速較低時(shí)也難以驅(qū)動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)發(fā)電、并且當(dāng)發(fā)電機(jī)安裝固定后無(wú)法自動(dòng)適應(yīng)實(shí)時(shí)變化的風(fēng)向。對(duì)于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)而言，傳感器節(jié)點(diǎn)位置是根據(jù)實(shí)際需要確定的，而不像大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是以最大風(fēng)速和最佳風(fēng)向?yàn)槟繕?biāo)的，因此用于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)供電的壓電風(fēng)力發(fā)電機(jī)須具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力、以及較強(qiáng)的發(fā)電能力，以滿(mǎn)足實(shí)時(shí)供電的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的使用環(huán)境特點(diǎn)以及現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)式壓電風(fēng)力發(fā)電機(jī)所存在的不足，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種垂吊式風(fēng)能采集器。本專(zhuān)利技術(shù)采用的實(shí)施方案是主體通過(guò)螺釘安裝在掛架上，掛件通過(guò)螺釘安裝在掛架上、且置于所述的主體內(nèi)；1_50個(gè)壓電換能器置于所述主體內(nèi)，所述壓電換能器由一對(duì)缽型壓電振子通過(guò)鉚釘鉚接而成，所述缽型壓電振子由缽型殼體和環(huán)形壓電晶片粘接而成；所述第一個(gè)壓電換能器上端缽型殼體與掛件鉚接，兩個(gè)相連壓電換能器的缽型殼體通過(guò)空心鉚釘鉚接，所述的最后一個(gè)壓電換能器下端的缽型殼體與球銷(xiāo)的上端鉚接，所述球銷(xiāo)通過(guò)主體下端的通孔伸出；所述球銷(xiāo)上套有彈簧，所述彈簧壓接在最后一個(gè)壓電振子和主體的下端面之間；所述球銷(xiāo)下端的球頭上套有球銷(xiāo)套，風(fēng)帆通過(guò)螺釘安裝在所述球銷(xiāo)套上，所述風(fēng)帆由帆布與帆架鉚接而成；同一個(gè)壓電換能器上的兩個(gè)壓電晶片通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)一連接，不同壓電換能器上的兩個(gè)壓電晶片通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)二連接，壓電振子通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)組與安裝在主體側(cè)壁的無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)連接。本專(zhuān)利技術(shù)中，彈簧的作用是平衡壓電換能器及風(fēng)帆等的重力，使壓電振子在靜態(tài)時(shí)不發(fā)生彎曲變形，并在風(fēng)力較大時(shí)保護(hù)壓電振子因變形過(guò)大而損壞；“十字型”風(fēng)帆的作用是采集任意方向的風(fēng)能、且具有風(fēng)的匯聚及風(fēng)力放大功能；球銷(xiāo)及球銷(xiāo)套的作用是使風(fēng)帆與主體作相對(duì)的水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)和垂直方向的擺動(dòng)，從而適應(yīng)無(wú)規(guī)律的風(fēng)向變化；多個(gè)壓電換能器采用串聯(lián)方式連接，同步發(fā)電，輸出功率較大。當(dāng)帆布受風(fēng)力作用時(shí)，帆架及球銷(xiāo)套相對(duì)球銷(xiāo)的球頭中心轉(zhuǎn)動(dòng)、及偏轉(zhuǎn)并使球銷(xiāo)套的上端與主體的下端面接觸，從而使球銷(xiāo)、彈簧及壓電振子受向下的拉力作用；風(fēng)力消失或減小時(shí)，風(fēng)帆在其自身重力及彈簧力的作用下反向運(yùn)動(dòng)，從而使壓電振子受壓，壓電振子受拉或受壓變形時(shí)即將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能；由于風(fēng)帆的縱向尺寸遠(yuǎn)大于球銷(xiāo)套橫向尺寸，因此風(fēng)帆可將風(fēng)力放大；當(dāng)風(fēng)力過(guò)大并使壓電振子的變形量達(dá)到所能承受的最大值時(shí)，彈簧也達(dá)到最大的壓縮量，球銷(xiāo)所承受的拉力通過(guò)彈簧直接傳遞到主體上，從而避免壓電振子因變形過(guò)大而損壞。本專(zhuān)利技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)在于:①采用垂吊式結(jié)構(gòu)且與無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)集成，便于在任意環(huán)境下的安裝固定采用十字型風(fēng)帆與球銷(xiāo)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)任意方向及微弱風(fēng)力的 能量收集；③采用多壓電振子串聯(lián)并通過(guò)彈簧限位，發(fā)電能力強(qiáng)、可靠性高。缽型壓電振子的晶片在同一表面只有一種應(yīng)力狀態(tài)，受拉或受壓，同一表面產(chǎn)生電荷一樣，發(fā)電能力強(qiáng)。附圖說(shuō)明圖I是本專(zhuān)利技術(shù)一個(gè)較佳實(shí)施例中風(fēng)能采集器靜態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示 圖2是圖I的A-A剖示 圖3是本專(zhuān)利技術(shù)一個(gè)較佳實(shí)施例中壓電振子的結(jié)構(gòu)示意 圖4是圖3的俯視 圖5是本專(zhuān)利技術(shù)一個(gè)較佳實(shí)施例中壓電換能器的安裝過(guò)程示意 圖6是本專(zhuān)利技術(shù)一個(gè)較佳實(shí)施例中風(fēng)能采集器受風(fēng)力作用時(shí)的結(jié)構(gòu)示 圖7是圖4中B的局部放大圖。具體實(shí)施例方式 如圖I、圖2、圖3、圖4所示，主體2通過(guò)螺釘安裝在掛架I上，掛件3通過(guò)螺釘安裝在掛架I上、且置于所述的主體2內(nèi)；1-50個(gè)壓電換能器4置于所述主體2內(nèi)，所述壓電換能器4由一對(duì)缽型壓電振子4-1通過(guò)鉚釘4-2鉚接而成，所述缽型壓電振子4-1由缽型殼體4-1-1和環(huán)形壓電晶片4-1-2粘接而成；所述第一個(gè)壓電換能器4的上端與掛件3鉚接，兩個(gè)相連壓電換能器4的缽型殼體4-1-1通過(guò)空心鉚釘5鉚接，所述的最后一個(gè)壓電換能器4下端的缽型殼體4-1-1與球銷(xiāo)6的上端鉚接，所述球銷(xiāo)6通過(guò)主體2下端的通孔2-1伸出；所述球銷(xiāo)6上套有彈簧7，所述彈簧7壓接在最后一個(gè)壓電振子4和主體2的下端面之間；所述球銷(xiāo)6下端的球頭上套有球銷(xiāo)套8，風(fēng)帆9通過(guò)螺釘安裝在所述球銷(xiāo)套8上，所述風(fēng)帆9由帆布9-2與帆架9-1鉚接而成；同一個(gè)壓電換能器4上的兩個(gè)壓電晶片4-1-2通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)一 10連接，不同壓電換能器4上的兩個(gè)壓電晶片4-1-2通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)二 11連接，壓電振子4-1通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)組13與無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)12連接，所述無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)12通過(guò)螺釘安裝在主體2的側(cè)壁。本專(zhuān)利技術(shù)中，彈簧7的作用是平衡壓電換能器4及風(fēng)帆9等的重力，使壓電振子4-1在靜態(tài)時(shí)不發(fā)生彎曲變形，并在風(fēng)力較大時(shí)保護(hù)壓電振子4-1因變形過(guò)大而損壞；“十字型”風(fēng)帆9的作用是采集任意方向的風(fēng)能、且具有風(fēng)的匯聚及風(fēng)力放大功能；球銷(xiāo)6及球銷(xiāo)套7的作用是使風(fēng)帆9與主體2作相對(duì)的水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)和垂直方向的擺動(dòng)，從而適應(yīng)無(wú)規(guī)律的風(fēng)向變化；多個(gè)壓電換能器4采用串聯(lián)方式連接，同步發(fā)電，輸出功率較大。如圖5所示，本專(zhuān)利技術(shù)中各壓電換能器4的安裝過(guò)程是這樣的首先將壓電振子4-1與掛件3、或球銷(xiāo)6或空心鉚釘5鉚接，然后再通過(guò)鉚釘4-2將兩個(gè)相鄰的壓電振子4-1鉚接。如圖6、圖7所示，當(dāng)帆布9-2受風(fēng)力作用時(shí)，帆架9-1及球銷(xiāo)套8相對(duì)球銷(xiāo)6的球頭中心0點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)、并使球銷(xiāo)套8的上端與主體2的下端面在C點(diǎn)接觸，從而使球銷(xiāo)6、彈簧7及壓電振子4-1受向下的拉力作用；風(fēng)力消失或減小時(shí)，風(fēng)帆9在其自身重力及彈簧7的作用下反向運(yùn)動(dòng)，從而使壓電振子4-1受壓，壓電振子4-1受拉或受壓變形時(shí)即將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能；由于風(fēng)帆9的縱向尺寸遠(yuǎn)大于球銷(xiāo)套8橫向尺寸，即OD遠(yuǎn)大于0C，因此風(fēng)帆9可將風(fēng)力放大；當(dāng)風(fēng)力過(guò)大并使壓電振子4-1的變形量達(dá)到所能承受的最大值時(shí)，彈簧7也達(dá)到最大的壓縮量，球銷(xiāo)6所承受的拉力通過(guò)彈簧7直接傳遞到主體2上，從而避免壓電振子·4-1因變形過(guò)大而損壞。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種垂吊式壓電風(fēng)能采集器，其特征在于主體通過(guò)螺釘安裝在掛架上，掛件通過(guò)螺釘安裝在掛架上、且置于所述的主體內(nèi)；1_50個(gè)壓電換能器置于所述主體內(nèi)，所述壓電換能器由一對(duì)缽型壓電振子通過(guò)鉚釘鉚接而成，所述缽型壓電振子由缽型殼體和環(huán)形壓電晶片粘接而成；所述第一個(gè)壓電換能器上端缽型殼體與掛件鉚接，兩個(gè)相連壓電換能器的缽型殼體通過(guò)空心鉚釘鉚接，所述的最后一個(gè)壓電換能器下端的缽...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王淑云，闞君武，張克華，曾平，程光明，沈黃橋，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：浙江師范大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。