本發(fā)明屬于磁力發(fā)電的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁致伸縮式壓電微風(fēng)發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，全球蘊(yùn)量巨大，受到世界各國(guó)的重視。風(fēng)力發(fā)電是把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)為電能。現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉(zhuǎn)，再通過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電裝置可分為風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)和鐵塔三部分，由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速比較低，而且風(fēng)力的大小和方向經(jīng)常變化，使得轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，所以，在帶動(dòng)發(fā)電機(jī)之前，還必須附加一個(gè)把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的增速器，再加一個(gè)調(diào)速機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，然后再聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上。這種風(fēng)電裝置體積龐大，而且要求風(fēng)速要大于每秒4米，否則無(wú)法正常運(yùn)行，這使得大部分微小風(fēng)能不能使用。

稀土超磁致伸縮材料是一種利用磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的新型功能材料。作為稀土超磁致伸縮材料的典型代表，Terfenol-D是將稀土元素鋱(Tb)、鏑(Dy)和金屬元素鐵(Fe)按一定比例制備而成的一種新型磁致伸縮合金，具有大應(yīng)變、高精度、輸出力大、響應(yīng)快速及可靠性高等優(yōu)勢(shì)。因此，將其與壓電材料結(jié)合構(gòu)成微風(fēng)發(fā)電裝置，可充分利用微小風(fēng)能，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的推廣普及創(chuàng)造了條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種磁致伸縮式壓電微風(fēng)發(fā)電裝置，超磁致伸縮材料與壓電材料相結(jié)合，能夠利用輕微的風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電，對(duì)風(fēng)力環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種磁致伸縮式壓電微風(fēng)發(fā)電裝置，其特征在于，包括固定筒體、旋轉(zhuǎn)筒體、風(fēng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和磁致伸縮壓電機(jī)構(gòu)，所述固定筒體外套于所述旋轉(zhuǎn)筒體，中心對(duì)正設(shè)置，所述風(fēng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與固定筒體或與旋轉(zhuǎn)筒體相連，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)筒體發(fā)生旋轉(zhuǎn)，所述磁致伸縮壓電機(jī)構(gòu)包括永磁體和壓電組件，所述永磁體左右對(duì)稱(chēng)設(shè)于旋轉(zhuǎn)筒體內(nèi)壁上，所述壓電組件設(shè)于旋轉(zhuǎn)筒體內(nèi)部空腔中心，旋轉(zhuǎn)筒體的底板設(shè)有底部中心孔，固定筒體的底板中心豎直設(shè)有支桿，所述支桿穿過(guò)所述底部中心孔與壓電組件相連。

按上述方案，所述壓電組件包括彈性體框架、左超磁致伸縮塊、右超磁致伸縮塊和壓電片，所述左、右超磁致伸縮塊對(duì)稱(chēng)設(shè)于所述彈性體框架兩側(cè)內(nèi)壁上，所述壓電片設(shè)于左、右超磁致伸縮塊之間，壓電片兩側(cè)面分別與左、右超磁致伸縮塊內(nèi)側(cè)面相貼合。

按上述方案，所述風(fēng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括葉片和葉片中心軸，所述葉片沿所述葉片中心軸的頂端周向均勻間隔設(shè)置，所述固定筒體的頂板設(shè)有頂部中心孔，葉片中心軸的底端穿過(guò)所述頂部中心孔與所述旋轉(zhuǎn)筒體的頂板中心相連。

按上述方案，所述風(fēng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括葉片和葉片中心軸，所述葉片中心軸的頂端套設(shè)軸承，所述葉片沿所述軸承外壁周向均勻間隔設(shè)置，葉片外側(cè)端頭設(shè)有導(dǎo)向永磁體。

按上述方案，所述彈性體框架為多邊形結(jié)構(gòu)，邊數(shù)大于五，采用非導(dǎo)磁材料整體切割而成，彈性體框架的周長(zhǎng)與邊寬之比大于十五。

按上述方案，所述固定筒體、旋轉(zhuǎn)筒體和支桿均由非導(dǎo)磁材料制成。

本發(fā)明的有益效果是：提供一種磁致伸縮式壓電微風(fēng)發(fā)電裝置，通過(guò)葉片在微風(fēng)的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)永磁體繞軸圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生變化磁場(chǎng)，在變化磁場(chǎng)的影響下超磁致伸縮材料形狀發(fā)生變化，伸長(zhǎng)或縮短，間歇擠壓壓電片，壓電片受壓產(chǎn)生電荷，以此循環(huán)往復(fù)，從而達(dá)到持續(xù)發(fā)電的目的，裝置體積小，發(fā)電效率較高，受環(huán)境影響輕微、能夠最大限度利用風(fēng)能發(fā)電，節(jié)能環(huán)保。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1、導(dǎo)向永磁體；2、葉片；3、軸承；4、固定筒體；5、旋轉(zhuǎn)筒體；6、支桿；7、彈性體框架；8、永磁體；9、左超磁致伸縮塊；10、右超磁致伸縮塊；11、壓電片；12、葉片中心軸。

具體實(shí)施方式

為更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的描述。

一種磁致伸縮式壓電微風(fēng)發(fā)電裝置，包括固定筒體4、旋轉(zhuǎn)筒體5、風(fēng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和磁致伸縮壓電機(jī)構(gòu)，固定筒體外套于旋轉(zhuǎn)筒體，中心對(duì)正設(shè)置，風(fēng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與固定筒體或與旋轉(zhuǎn)筒體相連，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)筒體發(fā)生旋轉(zhuǎn)，磁致伸縮壓電機(jī)構(gòu)包括永磁體8和壓電組件，永磁體左右對(duì)稱(chēng)設(shè)于旋轉(zhuǎn)筒體內(nèi)壁上，壓電組件設(shè)于旋轉(zhuǎn)筒體內(nèi)部空腔中心，旋轉(zhuǎn)筒體的底板設(shè)有底部中心孔，固定筒體的底板中心豎直設(shè)有支桿6，支桿穿過(guò)底部中心孔與壓電組件相連。壓電組件包括彈性體框架7、左超磁致伸縮塊9、右超磁致伸縮塊10和壓電片11，左、右超磁致伸縮塊對(duì)稱(chēng)設(shè)于彈性體框架兩側(cè)內(nèi)壁上，壓電片設(shè)于左、右超磁致伸縮塊之間，壓電片兩側(cè)面分別與左、右超磁致伸縮塊內(nèi)側(cè)面相貼合。固定筒體、旋轉(zhuǎn)筒體和支桿均由非導(dǎo)磁材料制成。

葉片在微風(fēng)的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)永磁體繞軸圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生變化磁場(chǎng)，當(dāng)永磁體轉(zhuǎn)到與左、右超磁致伸縮塊相對(duì)應(yīng)的位置時(shí)，超磁致伸縮塊發(fā)生伸張形變，擠壓壓電片，產(chǎn)生電壓；當(dāng)永磁體轉(zhuǎn)離與左、右超磁致伸縮塊相對(duì)應(yīng)的位置時(shí)，超磁致伸縮塊產(chǎn)生收縮形變，不再擠壓壓電片，在變化磁場(chǎng)的影響下左、右超磁致伸縮塊形狀發(fā)生變化，伸長(zhǎng)或縮短，間歇擠壓壓電片，壓電片受壓產(chǎn)生電荷，以此循環(huán)往復(fù)，從而達(dá)到持續(xù)發(fā)電的目的。

彈性體框架為多邊形結(jié)構(gòu)，邊數(shù)大于五，采用非導(dǎo)磁材料整體切割而成，彈性體框架的周長(zhǎng)與邊寬之比大于十五，在超磁致伸縮塊發(fā)生彈性形變時(shí)，彈性體框架也隨之發(fā)生形變。

實(shí)施例一

如圖1所示，風(fēng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括葉片2和葉片中心軸12，葉片沿葉片中心軸的頂端周向均勻間隔設(shè)置，固定筒體的頂板設(shè)有頂部中心孔，葉片中心軸的底端穿過(guò)頂部中心孔與旋轉(zhuǎn)筒體的頂板中心相連。

葉片在微風(fēng)的作用下帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)，永磁體旋轉(zhuǎn)后，產(chǎn)生交流磁場(chǎng)，使得超磁致伸縮塊產(chǎn)生伸縮形變，從而擠壓壓電片，壓電片受壓產(chǎn)生電壓。

實(shí)施例二

如圖2所示，風(fēng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括葉片和葉片中心軸，葉片中心軸的頂端套設(shè)軸承3，葉片沿軸承外壁周向均勻間隔設(shè)置，葉片外側(cè)端頭設(shè)有導(dǎo)向永磁體1。

葉片在微風(fēng)的作用下帶動(dòng)導(dǎo)向永磁體轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向永磁體通過(guò)與永磁體的相互作用帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)，永磁體旋轉(zhuǎn)后，產(chǎn)生交流磁場(chǎng)，使得超磁致伸縮塊產(chǎn)生伸縮形變，從而擠壓壓電片，壓電片受壓產(chǎn)生電壓。本發(fā)電裝置體積小、對(duì)風(fēng)速要求低(每秒0.5米即可工作)，將以前不能利用的微小風(fēng)能用以發(fā)電，對(duì)風(fēng)力環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)，適用范圍更廣。