一种在风载下的双稳态发电装置

本发明涉及一种发电装置，尤其是一种在风载下的双稳态发电装置，属于可再生能源发电。

背景技术：

1、随着现代无人系统技术对能量自供给的需求，物联网发展对微小能源的需求，能量收集技术引起了广泛的关注，对社会发展具有重要意义和深远影响。

2、高效的能量收集技术可保证各种系统减小维护，并为周围环境可用的物质提供动力，风能的利用就是其中的一个重要方面。例如：公告号cn103312216b、公告日2015年9月16日、名称为一种流体压电发电装置及装置组的中国发明授权专利；公告号cn102562424b、公告日2013年12月25日、名称为波浪能捕获装置的中国发明授权专利；公告号cn101951188b、公告日2012年7月25日、名称为一种利用风能的压电能量收集方法及装置的中国发明授权专利；公告号cn103066885b、公告日2015年6月24日、名称为利用涡激振动的风能压电转换发电装置的中国发明授权专利。

3、然而，上述现有风能发电装置均存在收集器实施结构复杂的弊端，不利于装置的小型化，实用性较低。

技术实现思路

1、为解决背景技术存在的不足，本发明提供一种在风载下的双稳态发电装置，它能够使双稳态复合材料压电能量收集器处于迎风侧，并且在风载冲击下压电发电，结构简单，使用方便，实用性强。

2、为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种在风载下的双稳态发电装置，包括底座支架、自对准支架以及双稳态复合材料压电能量收集器，所述底座支架上设置立柱并与竖向布置的自对准支架下端通过铰链转动连接，所述自对准支架上端固定双稳态复合材料压电能量收集器，自对准支架中间位置设置风向标能够在风力作用下使双稳态复合材料压电能量收集器旋转向迎风侧，所述双稳态复合材料压电能量收集器主体采用双稳态复合材料板并在其表面固定压电材料片，在风载冲击下所述双稳态复合材料板能够在两种稳态之间跳变使所述压电材料片形变产生电能，通过整流电路将产生的电能进行存储或使用。

3、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够使双稳态复合材料压电能量收集器处于迎风侧，并且在风载冲击下压电发电，结构简单，使用方便，实用性强，可通过控制安装双稳态复合材料压电能量收集器的数量来满足不同条件场景的使用，有效工作风速范围广，风能利用率高，环境适应性强，主要用于将风能转化为电能为小型低功耗负载供电，具有良好的推广应用价值。

技术特征：

1.一种在风载下的双稳态发电装置，其特征在于：包括底座支架(1)、自对准支架(2)以及双稳态复合材料压电能量收集器(3)，所述底座支架(1)上设置立柱并与竖向布置的自对准支架(2)下端通过铰链转动连接，所述自对准支架(2)上端固定双稳态复合材料压电能量收集器(3)，自对准支架(2)中间位置设置风向标能够在风力作用下使双稳态复合材料压电能量收集器(3)旋转向迎风侧，所述双稳态复合材料压电能量收集器(3)主体采用双稳态复合材料板并在其表面固定压电材料片(4)，在风载冲击下所述双稳态复合材料板能够在两种稳态之间跳变使所述压电材料片(4)形变产生电能，通过整流电路将产生的电能进行存储或使用。

2.根据权利要求1所述的一种在风载下的双稳态发电装置，其特征在于：所述双稳态复合材料压电能量收集器(3)的数量为多个并沿竖向等间距固定在自对准支架(2)上端，多个双稳态复合材料压电能量收集器(3)之间平形排布。

3.根据权利要求1或2所述的一种在风载下的双稳态发电装置，其特征在于：所述压电材料片(4)的数量为多个并对称固定在双稳态复合材料板两侧表面相同位置，在制备双稳态复合材料板时将压电材料片(4)与其一体固化的方式进行制备。

4.根据权利要求3所述的一种在风载下的双稳态发电装置，其特征在于：所述压电材料片(4)通过导线串联作为一个电极，双稳态复合材料板能够导电作为另一个电极。

5.根据权利要求1或4所述的一种在风载下的双稳态发电装置，其特征在于：所述双稳态复合材料板由复合材料对称层和金属复合材料中间层混杂铺层组成，在固化后具有两种对称的圆弧状稳定构型，所述金属复合材料中间层包括位于中间的0°碳纤维树脂复合材料层(7)和铺设在其两侧的铝或铝合金材料层(6)，所述复合材料对称层包括两层90°碳纤维树脂复合材料层(5)并铺设在金属复合材料中间层上下两侧。

6.根据权利要求5所述的一种在风载下的双稳态发电装置，其特征在于：所述0°碳纤维树脂复合材料层(7)与铝或铝合金材料层(6)的厚度相同。

技术总结
一种在风载下的双稳态发电装置，涉及一种发电装置。底座支架上设置立柱并与竖向布置的自对准支架下端通过铰链转动连接，自对准支架上端固定双稳态复合材料压电能量收集器，自对准支架中间位置设置风向标能够在风力作用下使双稳态复合材料压电能量收集器旋转向迎风侧，双稳态复合材料压电能量收集器主体采用双稳态复合材料板并在其表面固定压电材料片，在风载冲击下双稳态复合材料板能够在两种稳态之间跳变使压电材料片形变产生电能，通过整流电路将产生的电能进行存储或使用。能够使双稳态复合材料压电能量收集器处于迎风侧，并且在风载冲击下压电发电，结构简单，使用方便，实用性强。

技术研发人员：戴福洪,刘晓晖
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15