風(fēng)力帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電充電器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于新能源【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種風(fēng)力帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電充電器，用于收集環(huán)境中的風(fēng)能并將其轉(zhuǎn)換為電能。旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電充電器由旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電裝置，接口處理電路，可充電電池組成。在旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電裝置中，壓電晶體層與金屬中性層構(gòu)成壓電雙晶梁，壓電雙晶梁圍繞主軸呈圓周陣列分布，并通過(guò)夾具固定在電機(jī)主體上。接口處理電路由整流電路，電壓規(guī)整電路，電池充電電路構(gòu)成。壓電發(fā)電充電器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜，清潔無(wú)污染。采用的接口處理電路所需外圍電子元器件數(shù)目較少，符合低功耗設(shè)計(jì)原則，易于集成，并且具有過(guò)充電、過(guò)放電保護(hù)功能，電路穩(wěn)定性較高。適用于低速風(fēng)能，可與傳感器節(jié)點(diǎn)搭配使用。
【專利說(shuō)明】風(fēng)力帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電充電器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種風(fēng)力帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電充電器，用于收集環(huán)境中的風(fēng)能并將其轉(zhuǎn)換為電能。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，能源危機(jī)日漸凸顯其嚴(yán)峻性，給人們的日常生活造成了極大的不便，新能源技術(shù)成為緩解能源危機(jī)的有效手段受到人們的重視。人們對(duì)風(fēng)能的利用歷史悠久，其主要利用手段是建造大型風(fēng)力發(fā)電站，并且所利用的風(fēng)能多是高速狀態(tài)下的風(fēng)能，而低速狀態(tài)下的風(fēng)能利用往往被人們忽視。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)、建筑物安全監(jiān)測(cè)、軍事等方面都有重要的應(yīng)用價(jià)值。目前，對(duì)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)多采用電池供電，這種供電方式有主要缺點(diǎn)如下:電池容量限制了節(jié)點(diǎn)的使用壽命，在惡劣環(huán)境中更換困難。因此，為無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)一種持續(xù)有效的供能方案迫在眉睫。
[0003]環(huán)境中存在著風(fēng)能，風(fēng)能是一種可再生資源。壓電晶體具有壓電效應(yīng)，即對(duì)壓電晶體施加一定壓力時(shí)，壓電晶體兩端會(huì)產(chǎn)生電位差，因此壓電材料被廣泛應(yīng)用于能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)中。如，專利號(hào)102801203A，名稱為“壓電發(fā)電充電器”，發(fā)明人胡聰?shù)?，在該專利中，采用接觸式的驅(qū)動(dòng)方式使壓電晶體產(chǎn)生振動(dòng)，容易引起壓電晶體脆裂，降低裝置使用壽命。壓電晶體作為能量轉(zhuǎn)換機(jī)制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清潔無(wú)污染、使用壽命長(zhǎng)、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。基于以上幾點(diǎn)，本發(fā)明提出利用壓電晶體作為中間換能機(jī)制，通過(guò)無(wú)接觸的磁激勵(lì)方式將環(huán)境中的低速風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，并利用接口處理電路將電能儲(chǔ)存在可反復(fù)充電的鋰離子電池中，實(shí)現(xiàn)為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)持續(xù)供能的設(shè)想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，發(fā)明一種風(fēng)力帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電充電器，充分利用環(huán)境中的低速風(fēng)能為無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)永久供電，該電池充電器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜，清潔無(wú)污染的特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種風(fēng)力帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電充電器，其特征在于:旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電充電器由旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電裝置，接口處理電路，可充電電池25組成；
[0006]所述旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電裝置由風(fēng)扇頭1、風(fēng)扇葉2、主軸3、永磁鐵4、金屬中性層5、轉(zhuǎn)盤6、底座7、壓電晶體層8、夾具9、電機(jī)支架10、電機(jī)固定螺母11、電機(jī)固定螺栓12、主軸固定支架13、電路控制箱14構(gòu)成；其中，風(fēng)扇頭I與主軸采用鍵連接，主軸3通過(guò)軸承固定在主軸固定支架13上，轉(zhuǎn)盤6通過(guò)連接鍵固定在主軸3上，電路控制箱14固定在底座7上；在金屬中性層5的上下表面膠合兩層壓電晶體，兩層壓電晶體的極化方向相同，都垂直于金屬中性層平面，并且兩層壓電晶體采用并聯(lián)輸出方式；壓電晶體層8和金屬中性層5構(gòu)成壓電雙晶梁，壓電雙晶梁是壓電發(fā)電裝置的能源部分，壓電雙晶梁圍繞主軸3呈圓周陣列分布，并通過(guò)夾具固定在電機(jī)主體上，在金屬中性層5的末端以及晶體層8的末端引出電極；激振磁鐵4繞主軸3圓周陣列，激振磁鐵與轉(zhuǎn)盤之間采用膠合或嵌入式固定方式；轉(zhuǎn)盤6上激振磁鐵的個(gè)數(shù)與壓電雙晶梁的個(gè)數(shù)相同，壓電雙晶梁上的端部磁鐵與轉(zhuǎn)盤6上的磁鐵呈現(xiàn)斥力狀態(tài)，并且在豎直方向上正對(duì)；電機(jī)主體通過(guò)電機(jī)固定螺栓12、電機(jī)固定螺母11固定在底座7上，電路控制箱14中放置接口處理電路和充電電池25 ；
[0007]所述接口處理電路有整流電路，電壓規(guī)整電路，電池充電電路三部分構(gòu)成。其中，整流電路采用經(jīng)整流橋后的并聯(lián)輸出方式，并聯(lián)所得正極與兩插針式接口 16中的I引腳相連，并聯(lián)所得的負(fù)極與兩插針式接口 16中的2引腳相連。經(jīng)過(guò)全橋整流電路后并聯(lián)輸出的直流電源通過(guò)兩插針式接口 16與電壓規(guī)整電路相連；在電壓規(guī)整電路中，兩插針式接口 16的I引腳與MAX666集成芯片的輸入正極17相連，兩插針式接口 16的2引腳與MAX666集成芯片的輸入負(fù)極18相連，MAX666集成芯片的輸出負(fù)極19與TP4057集成芯片的輸入負(fù)極22相連，MAX666集成芯片的輸出正極20與TP4057集成芯片的輸入正極22相連，TP4057集成芯片的輸出正極24與可充電電池25的正極相連，TP4057集成芯片的輸出負(fù)極23與可充電電池25的負(fù)極相連。整流電路輸出的電流流入電壓規(guī)整電路中，電壓規(guī)整電路將幅值不等的直流電源整合成穩(wěn)定的直流電源輸入到電池充電電路中，電池充電電路負(fù)責(zé)對(duì)可充電電池進(jìn)行充電，同時(shí)具有電池過(guò)充電及過(guò)放電保護(hù)功能。
[0008]本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用的接口處理電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所需外圍電子元器件數(shù)目較少，符合低功耗設(shè)計(jì)原則，易于集成，并且具有過(guò)充電、過(guò)放電保護(hù)功能，電路穩(wěn)定性較高。適用于低速風(fēng)能，可與傳感器節(jié)點(diǎn)搭配使用，在理想情況下可以實(shí)現(xiàn)為傳感器節(jié)點(diǎn)永久供電。利用磁鐵之間的相互激振力使壓電晶體產(chǎn)生振動(dòng)，提高了裝置抗疲勞磨損能力，優(yōu)于接觸式激振方式。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]附圖1表示旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)圖；附圖2表示壓電晶體的連接方式及整流電路原理圖；附圖3表示電壓規(guī)整電路以及電池充電電路原理圖；其中，1、風(fēng)扇頭；2、風(fēng)扇葉；3、主軸；4、永磁鐵；5、金屬中性層；6、轉(zhuǎn)盤；7、底座；8、壓電晶體層；9、夾具；10、電機(jī)支架；11、電機(jī)固定螺母；12、電機(jī)固 定螺栓；13、主軸固定支架；14、電路控制箱；15、全橋整流電路；16、兩插針式接口 ；17、MAX666集成芯片的輸入正極；18、MAX666集成芯片的輸入負(fù)極；19、MAX666集成芯片的輸出負(fù)極，20、MAX666集成芯片的輸出正極；21、TP4057集成芯片的輸入正極；22、ΤΡ4057集成芯片的輸入負(fù)極；23、ΤΡ4057集成芯片的輸出負(fù)極；24、ΤΡ4057集成芯片的輸出正極；25、可充電電池；26、電路板地極；S1、自動(dòng)開關(guān)；S2、開關(guān)；LED1、綠色燈；1^02、紅色燈；(:1、14?電容，02、1(^?電容，1?1、50(^ 電阻，R2、10KQ 電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和技術(shù)方案詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。一種風(fēng)力帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電充電器由三部分組成:旋轉(zhuǎn)式壓電換能裝置，接口處理電路和可充電電池。本發(fā)明的整體工作流程如下:旋轉(zhuǎn)式壓電換能裝置通過(guò)壓電晶體的壓電效應(yīng)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，壓電晶體受振動(dòng)產(chǎn)生交流電源，交流電源經(jīng)過(guò)全橋整流電路后轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫矗驗(yàn)轱L(fēng)力大小不同，直流電源的幅值會(huì)不同，將幅值不同的直流電源輸入電壓規(guī)整電路中，可得到幅值一定的直流電源，鋰離子電池在充電過(guò)程中需要特定的保護(hù)電路，防止過(guò)充電和過(guò)放電，因此設(shè)計(jì)了電池充電電路,從電壓規(guī)整電路流出的電流經(jīng)過(guò)電池充電電路,最終流入電池中儲(chǔ)存起來(lái)。
[0011]參照?qǐng)D1，旋轉(zhuǎn)壓電發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)圖，該結(jié)構(gòu)由以下幾部分構(gòu)成:風(fēng)扇頭1，風(fēng)扇葉2，主軸3，永磁鐵4，金屬中性層5，轉(zhuǎn)盤6，底座7，壓電晶體層8，夾具9，電機(jī)支架10，電機(jī)固定螺母11，電機(jī)固定螺栓12，主軸固定支架13，電路控制箱14。
[0012]旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電裝置的各部分連接情況如下:風(fēng)扇頭I與主軸3之間采用鍵連接，主軸3通過(guò)2個(gè)軸承固定在主軸固定支架13上，主軸與轉(zhuǎn)盤6之間采用鍵連接，轉(zhuǎn)盤6與壓電雙晶梁的端部磁鐵正對(duì)，電機(jī)主體是一個(gè)中空的柱形，上面固定著多個(gè)壓電雙晶梁，電機(jī)支架10與底座7相連，電機(jī)主體通過(guò)固定螺栓12和固定螺母11與電機(jī)支架10相連，螺栓和螺母共4對(duì)，繞主軸成圓周陣列分布，壓電雙晶梁通過(guò)夾具9固定在電機(jī)主體上，夾具9通過(guò)上下兩個(gè)夾板、兩個(gè)螺栓將壓電雙晶梁金屬中性層5的底部固定，電路控制箱14與底座7相連。
[0013]旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電裝置的各部分作用如下:風(fēng)扇葉2感受風(fēng)能，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)式運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)盤6上的磁鐵在主軸的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)壓電雙晶梁端部磁鐵產(chǎn)生周期性激振力；壓電雙晶梁是裝置的能源部分；控制箱14里安放著本發(fā)明所設(shè)計(jì)的電路以及可充電電池。上述壓電雙晶梁包含兩部分:壓電雙晶梁金屬中性層5和壓電晶體層8。具體構(gòu)成方法是在金屬中性層5上下表面膠合兩層壓電晶體，兩層壓電晶體的極化方向相同，都垂直于金屬中性層平面。本實(shí)施例中使用的金屬中性層5為銅板，使用的壓電晶體8為壓電陶瓷，在金屬中性層5的末端以及壓電晶體層8的末端引出電極。激振磁鐵4繞主軸3圓周陣列，激振磁鐵與轉(zhuǎn)盤之間可以采用膠合或者嵌入式固定方式，激振磁鐵與壓電雙晶梁端部磁鐵之間的最優(yōu)垂直距離可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，與磁鐵之間的磁力大小有關(guān)，最優(yōu)垂直距離控制電機(jī)主體半徑大小。激振磁鐵個(gè)數(shù)與壓電雙晶梁的個(gè)數(shù)相同，其目的是為了使多個(gè)壓電雙晶梁產(chǎn)生同相位的振動(dòng)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)試，激振磁鐵在與雙晶梁端部磁鐵正對(duì)時(shí)，換能效果較好。因此，本發(fā)明中激振磁鐵與壓電雙晶梁端部磁鐵正對(duì)放置。在本發(fā)明中壓電雙晶梁的個(gè)數(shù)為8個(gè)，實(shí)際中，可根據(jù)所面向的環(huán)境中主體風(fēng)速大小以及壓電雙晶梁的自身?yè)Q能效果適當(dāng)調(diào)整壓電雙晶梁的個(gè)數(shù)，在此過(guò)程中，注意避免過(guò)密集的分布導(dǎo)致多個(gè)壓電雙晶梁產(chǎn)生互相影響。
[0014]旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電裝置的工作流程如下:風(fēng)扇葉2受環(huán)境中低速風(fēng)能的作用，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)鍵連接帶動(dòng)主軸3轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤6產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著轉(zhuǎn)盤6的轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)盤6上的磁鐵與壓電雙晶梁的端部磁鐵之間產(chǎn)生無(wú)接觸式周期作用力，使壓電雙晶梁產(chǎn)生周期性振動(dòng)，壓電晶體在端部受力時(shí)會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，由壓電效應(yīng)可知壓電晶體會(huì)隨著自身彎曲變形而產(chǎn)生交流電，該交流電就是本發(fā)明中壓電發(fā)電體的輸出電源。
[0015]參照?qǐng)D2，壓電晶體的連接方式及整流電路原理圖，該圖中包括:壓電雙晶梁，全橋整流電路15以及接口 16。因?yàn)樵谕粋€(gè)雙晶梁上，上、下兩層壓電晶體層振動(dòng)狀態(tài)一致，并聯(lián)連接可以增加輸出電流，利于換能。所以，上、下壓電晶體層之間采用并聯(lián)連接方式，上、下壓電層的電極相連后與金屬中性層電極共同組成了壓電雙晶梁的輸出電極。從壓電雙晶梁流出的電流需要經(jīng)過(guò)全橋整流電路，使壓電晶體產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電源，全橋整流電路中需要采用低功耗整流二極管以降低系統(tǒng)功耗，雖然在理論上，增加全橋整流電路的個(gè)數(shù)會(huì)增加系統(tǒng)功耗，但是在實(shí)際工作中，不同壓電雙晶梁的振動(dòng)狀態(tài)是不相同的，為每個(gè)壓電雙晶梁?jiǎn)为?dú)配置全橋整流電路可以避免相互之間的充放電現(xiàn)象，實(shí)際上更利于換能。因?yàn)?，壓電晶體具有高輸出電壓，低輸出電流的特性，因此經(jīng)整流橋后將多個(gè)壓電雙晶梁并聯(lián)可增大輸出電流，有助于提高換能效果。并聯(lián)所得正極與兩插針式接口 16中的I引腳相連，并聯(lián)所得的負(fù)極與兩插針式接口 16中的2引腳相連。經(jīng)過(guò)全橋整流電路后并聯(lián)輸出的直流電源通過(guò)兩插針式接口 16與圖3中的電壓規(guī)整電路相連。
[0016]參照?qǐng)D3，電壓規(guī)整電路以及電池充電電路原理圖，該電路包括:兩插針式接口16 ;MAX666集成芯片的輸入正極17 ;MAX666集成芯片的輸入負(fù)極18 ;MAX666集成芯片的輸出負(fù)極19 ；MAX666集成芯片的輸出正極20 ；TP4057集成芯片的輸入正極21 ；ΤΡ4057集成芯片的輸入負(fù)極22 ;ΤΡ4057集成芯片的輸出負(fù)極23 ;ΤΡ4057集成芯片的輸出正極24 ;可充電電池25 ;電路板地極26?？沙潆婋姵夭捎妙~定電壓為4.2V的可充電鋰離子電池。
[0017]該電路的連接情況如下:從全橋整流電路中流出的直流電源通過(guò)兩插針式接口16與電壓規(guī)整電路的輸入端相連，其中:兩插針式接口 16的I引腳與ΜΑΧ666集成芯片的輸入正極17 (ΜΑΧ666集成芯片的8引腳)相連，兩插針式接口 16的2引腳與ΜΑΧ666集成芯片的輸入負(fù)極18 (ΜΑΧ666集成芯片的4引腳)相連，ΜΑΧ666集成芯片的輸出負(fù)極19(ΜΑΧ666集成芯的4引腳)與ΤΡ4057集成芯片的輸入負(fù)極22 (ΤΡ4057集成芯片的2引腳)相連，ΜΑΧ666集成芯片的輸出正極20 (ΜΑΧ666集成芯的4引腳)與ΤΡ4057集成芯片的輸入正極22 (ΤΡ4057集成芯片的2引腳)相連，ΤΡ4057集成芯片的輸出正極24 (ΤΡ4057集成芯片的引腳3)與可充電電池25的正極相連，ΤΡ4057集成芯片的輸出負(fù)極23 (ΤΡ4057集成芯片的引腳2)與可充電電池25的負(fù)極相連。
[0018]在該電路中，電壓規(guī)整電路采用以集成芯片為主體的設(shè)計(jì)方法，有利于降低系統(tǒng)整體功耗，可以選用美信電子公司的ΜΑΧ666或者ΜΑΧ663等集成芯片。在本發(fā)明中，采用集成芯片ΜΑΧ666為設(shè)計(jì)主體，該芯片可以將幅值范圍為2-16V的直流電源轉(zhuǎn)換為5V固定直流電源輸出，也可以通過(guò)電阻調(diào)節(jié)使輸出電壓在1.3V-16V范圍內(nèi)任意變化，在不使用額外電子器件時(shí)，輸出電壓默認(rèn)為5V，在本發(fā)明中，為了減少系統(tǒng)功耗，應(yīng)盡量避免使用額外電子器件，因此設(shè)定輸出電壓為5V。該芯片還具有以下特點(diǎn):有低至12 μ A的靜態(tài)電流，最高可達(dá)40mA的輸出電流，符合壓電晶體的高電壓低電流特點(diǎn)。電池充電電路也采用集成芯片為主體設(shè)計(jì)，可供選擇的集成芯片有:南京拓維集成電路有限公司生產(chǎn)的TP4057和如韻電子有限公司生產(chǎn)的CN3063等，在本發(fā)明中采用TP4057為設(shè)計(jì)主體，從電壓規(guī)整電路流入的5V的直流電源，給額定電壓為4.2V的鋰離子電池充電，充電電流最高可達(dá)50mA。該芯片是一款完整的單節(jié)電池充電器，其特點(diǎn)有:帶有正負(fù)極反接保護(hù)功能；可以選擇恒流/恒壓充電方式；無(wú)需MOSFET、監(jiān)測(cè)電阻器；輸入電壓范圍是-0.3V-9V ;帶有電池充電狀態(tài)指示功能；一鍵控制充電與否；電池過(guò)充電時(shí)可實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)；電池過(guò)放電時(shí)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷接；工作環(huán)境溫度范圍為_40°C _+80°C等。
[0019]整個(gè)電路的工作流程如下:從全橋整流電路并聯(lián)輸出的直流電源流入電壓規(guī)整電路中，經(jīng)MAX666集成芯片的處理后輸出幅值為5V的穩(wěn)定直流電源，該5V直流電源流入電池充電電路中，經(jīng)TP4057集成芯片處理后為可充電電池25充電。在圖3中，自動(dòng)開關(guān)SI起查詢充電狀態(tài)的作用，當(dāng)自動(dòng)開關(guān)SI閉合時(shí)，綠色燈LEDl亮起表示電池處于充滿狀態(tài)，紅色燈LED2亮起表示電池處于充電狀態(tài)，在不需查詢充電狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)開關(guān)SI斷開，降低系統(tǒng)功耗。開關(guān)S2起人為控制充電與否的作用，當(dāng)開關(guān)S2閉合時(shí)，電路開始進(jìn)行充電，當(dāng)開關(guān)S2斷開時(shí)候，電路暫時(shí)停止充電。其他電子組件的典型值為，Cl為I μ F電容，C2為IOyF電容，Rl為500 Ω電阻，R2為10ΚΩ電阻，鋰離子電池典型值為額定電壓為4.2V，額定容量為500mA。
[0020]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜，壓電晶體作為中間換能材料具有清潔無(wú)污染，不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，接口電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔可靠，帶有充電保護(hù)功能，集成度高，所需外圍電子器件較少，符合低功耗設(shè)計(jì)原則，利用磁鐵之間的相互激振力使壓電晶體產(chǎn)生振動(dòng)，提高了裝置抗疲勞磨損能力，優(yōu)于接觸式激振方式。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)力帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電充電器,其特征在于:旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電充電器由旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電裝置，接口處理電路，可充電電池(25 )組成； 所述旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電裝置由風(fēng)扇頭(I)、風(fēng)扇葉(2)、主軸(3)、永磁鐵(4)、金屬中性層(5)轉(zhuǎn)盤(6)、底座(7)、壓電晶體層(8)、夾具(9)、電機(jī)支架(10)、電機(jī)固定螺母(11)、電機(jī)固定螺栓(12 )、主軸固定支架(13 )、電路控制箱(14 )構(gòu)成；在旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電裝置中，風(fēng)扇頭(I)與主軸采用鍵連接，主軸(3)通過(guò)軸承固定在主軸固定支架(13)上，轉(zhuǎn)盤(6)通過(guò)連接鍵固定在主軸(3)上，電路控制箱(14)固定在底座(7)上；在金屬中性層(5)的上下表面膠合兩層壓電晶體，兩層壓電晶體的極化方向相同，都垂直于金屬中性層平面，并且兩層壓電晶體采用并聯(lián)輸出方式；在金屬中性層(5)的末端以及壓電晶體層(8)的末端引出電極；壓電晶體層(8)與金屬中性層(5)構(gòu)成壓電雙晶梁，壓電雙晶梁圍繞主軸(3)呈圓周陣列分布，并通過(guò)夾具(9)固定在電機(jī)主體上；激振磁鐵(4)繞主軸(3)圓周陣列，激振磁鐵與轉(zhuǎn)盤之間采用膠合或嵌入式固定方式；轉(zhuǎn)盤(6)上激振磁鐵的個(gè)數(shù)與壓電雙晶梁的個(gè)數(shù)相同，壓電雙晶梁上的端部磁鐵與轉(zhuǎn)盤(6)上的磁鐵呈現(xiàn)斥力狀態(tài)，并且在豎直方向上正對(duì)；電機(jī)主體通過(guò)電機(jī)固定螺栓(12 )、電機(jī)固定螺母(11)固定在底座(7 )上，接口處理電路和充電電池(25)安裝在電路控制箱(14)中； 所述接口處理電路由整流電路，電壓規(guī)整電路，電池充電電路三部分構(gòu)成；其中，整流電路采全橋整流電路(15)，采用經(jīng)整流橋后的并聯(lián)輸出方式，并聯(lián)所得正極與兩插針式接口(16)中的(I)引腳相連，并聯(lián)所得的負(fù)極與兩插針式接口(16)中的(2)引腳相連；經(jīng)過(guò)全橋整流電路后并聯(lián)輸出的直流電源通過(guò)兩插針式接口(16)與電壓規(guī)整電路相連；在電壓規(guī)整電路中，兩插針式接口(16)的(I)引腳與MAX666集成芯片的輸入正極(17)相連，兩插針式接口(16)的(2)引腳與MAX666集成芯片的輸入負(fù)極(18)相連，MAX666集成芯片的輸出負(fù)極(19)與TP4057集成芯片的輸入負(fù)極(22)相連，MAX666集成芯片的輸出正極(20)與TP4057集成芯片的輸入正極(22)相連，TP4057集成芯片的輸出正極((24)與可充電電池(25)的正極相連，TP4057集成芯片的輸出負(fù)極(23)與可充電電池(25)的負(fù)極相連。
【文檔編號(hào)】F03D9/00GK103427467SQ201310357008
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】褚金奎, 霍新新, 韓冰峰 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)