CN109818529A一种压电风能收集器及控制方法【专利】

CN109818529A一种压电风能收集器及控制方法【专利】

风能冰箱噪音,风能杂志价格,风能变氢气　　地址 200444 上海市宝山区上大路99号 (72)发明人 张泉沈鑫蒲华燕彭艳肖庆

　　风能冰箱噪音,风能杂志价格,风能变氢气法 ，涉及微型能量收 集领域。该压电 风能收 集器 包括 ：多个压电 发电 部 ，每个压电 发电 部平板的 初始长度均不相同 ，从而每个压电 发电 部的风振 频率也就不同 ，进而扩大压电 发电 部的特定风振 频率 ，使压电 发电 部最大化接近风振频率 ，达到 理想的与风共振效果，通过增大振幅 ，提高装置 在偏离与风共振频率时收集电能的能力。该控制 方法采集每个压电 发电 部平板上压电 陶瓷 片的 数据 ，通过对比 确定发电 最大的 压电 陶瓷片 ，调 节其余平板的 长度 ；通过 调节平板的 长度 ，使平 板长 度改 变 后的 压电 发电 部的 特定风振频率最 大化接近风振频率，达到理想的与风共振效果。

　　1 .一种压电风能收集器，其特征在于，包括：底座支架、谐振腔、外壳、压电发电部和聚 风口 ；

　　所述底座支架固 定在地表 ；所述底座支架 用于支撑所述谐振腔 ，使所述谐振腔远离地 表；

　　所述谐振腔为圆 筒状 ，所述谐振腔的 腔壁 与所述底座支架通过 轴承连接 ；所述谐振腔 用于摆放所述压电发电部；

　　所述外壳为圆筒状，所述外壳罩在所述谐振腔外，且与所述底座支架活动连接；所述外 壳用于保护所述谐振腔和所述压电发电部；

　　所述谐振腔的腔壁设有压电发电孔，所述压电发电部沿所述谐振腔的径向在所述压电 发电 孔中滑动 ，所述压电 发电 部的一部分处于所述谐振腔内 ，所述压电 发电 部的 另一部分 处于所述谐振腔和所述外壳之间；所述压电发电部用于与风能共振发电 ；

　　所述聚风口的数量为两个，所述谐振腔的两端分别固定连接一个所述聚风口 ；所述聚 风口用于聚集风能。

　　2 .根据权利要求1所述的压电风能收集器，其特征在于，所述压电发电部的数量为多 个 ，所述压电 发电 孔的数量为多个 ，所述压电 发电 孔的数量与所述压电 发电 部的数量相同 ， 每个所述压电发电部均包括：一个平板、两个阻流体和两个压电陶瓷片；

　　多个所述压电发电部均匀设置在所述谐振腔上； 所述平板在所述压电 发电 孔中滑动 ；所述平板的 一端处于所述谐振腔内 ，所述平板的 另一端处于所述谐振腔和所述外壳之间； 每个所述平板处于所述谐振腔内的长度不同 ； 所述压电陶瓷片分别设于位于所述谐振腔内部的所述平板的上表面和下表面； 所述阻 流体在所述压电 发电 孔中 滑动 ，且位于所述平板靠近所述聚 风口的 两 侧 ；所述 阻流体的一端处于所述谐振腔内，所述阻流体的另一端处于所述谐振腔和所述外壳之间； 两个所述阻流体处于所述谐振腔内的长度与对应所述平板的长度相同。 3 .根据权利要求2所述的压电风能收集器，其特征在于，所述压电风能收集器还包括： 控制器，所述控制器分别与所述阻流体以及所述平板电连接； 所述控制器用于控制所述阻流体以及所述平板处于所述谐振腔内部分的长度。 4 .根据权利要求3所述的压电风能收集器，其特征在于，所述压电发电部还包括：多个 位移传感器 ；所述位移传感器设置于所述平板处于所述谐振腔和所述外壳之间的 一端上 ， 以及所述阻流体处于所述谐振腔和所述外壳之间的一端上；所述位移传感器与所述控制器 电连接； 所述位移传感器用于检测所述平板和阻流体的位置信息，并将检测的位置信息发送给 所述控制器。 5 .根据权利要求4所述的压电风能收集器，其特征在于，所述压电风能收集器还包括： 电机，所述电机分别与所述控制器、所述阻流体以及所述平板连接； 所述电机用于调整所述阻流体以及所述平板处于所述谐振腔内部分的长度。 6 .根据权利要求1所述的压电风能收集器，其特征在于，所述压电风能收集器还包括： 调向板，所述调向板粘连于一个所述聚风口的外表面； 所述 调向 板 用于在风 力作 用下 ，带 动所述谐振腔转 动 ，使所述聚 风口 和所述谐振腔被

　　动迎风。 7 .根据权利要求2所述的压电风能收集器，其特征在于，所述阻流体的形状为圆柱体或

　　长方体或棱柱体。 8 .一种压电风能收集器控制方法，其特征在于，应用于如权利要求5～7任意一项所述

　　的压电风能收集器； 所述控制方法包括： 控制电机将所有平板的位置调整至初始状态； 采集所有压电陶瓷片产生的电压值； 根据采集的电压值，通过对比确定产生电压值最大的第一压电陶瓷片； 获取与所述第一压电陶瓷片对应平板上的第一位移传感器的数据； 根 据所述 第一位移传感器的 数 据 ，控 制所述电 机 调整所有所述平板的 位置 ，使所有所

　　述位移传感器的数据均与所述第一位移传感器的数据相同 ； 经过设定时间 后 ，控 制所述电 机将所有所述平板的 位置 调整至所述初始状态 ，完成一

　　技术领域 [0001] 本发明涉及微型能量收集技术领域，特别是涉及一种压电风能收集器及控制方 法。

　　背景技术 [0002] 由于“石油危机”出现了能源紧张的问题，人们认识到常规矿物能源供应的不稳定 性 和有限 性 ，于是寻求清洁的 可再生能 源成为现代世界的 一个重要课题。风能 作为可再生 的、无污染的自然能源，又重新引起了各国政府、科研机构、企业的重点关注。 [0003] 在自然环境存在的多种形式的能量中，由风能激发的振动能量存在较高的能量密 度。而压电材料对于振动能量的收集又有许多优势，例如结构简单，不发热，无电磁干扰，清 洁环保等。将振动能转换为电 能 ，再通过收集电 路直接给微电 子器件供电 或是储存在可充 电电池中，是低功耗电子器件的一种理想电源。 [0004] 但是目前的微型风能收集器只有在特定风振频率下才能收集到较高功率的电能， 若偏离特定风振频率，风能收集器收集能量的能力则大幅下降 ，因此现有风能收集器不能 充分利用周围环境中存在的各种风振频率的振动。