Ветро-пьезоэлектрогенератор

Изобретение относится к области производства электрической энергии и может быть использовано в устройствах с автономным питанием. Ветро-пьезоэлектрогенератор, содержащий пьезоэлектрические элементы, флюгер, полотно, электроды. Полотно закреплено на флюгере. Пьезоэлектрические элементы закреплены внутри полотна. Полотно удерживает пьезоэлектрические элементы и не позволяет им деформироваться до более максимального значения. Электроды расположены на противоположных поверхностях пьезоэлектрических элементов. Выходы всех электродов являются выходами ветро-пьезоэлектрогенератора. Заявленное изобретение направлено на упрощение и повышение эффективности производства электрической энергии для маломощных автономных устройств. 4 ил.

 

Изобретение относится к области производства электрической энергии и может быть использовано в устройствах с автономным питанием.

Известны различные индукционные генераторы [Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Ч.1. Машины постоянного тока. Трансформаторы. Л.: «Энергия», 1972. - 543 с.; Ч.2. Машины переменного тока. Л.: «Энергия», 1973. - 648 с.], состоящие из постоянного магнита и контура, с которого снимается электрическая энергия.

Недостатком таких устройств являются сложность и необходимость затрат механической энергии для перемещения магнита с целью создания изменяющегося магнитного поля и выработки электрической энергии.

Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является пьезоэлектрический прибор, содержащий две или более пьезоэлектрических проволок, способных сгибаться и разгибаться. Первые концы проволок расположены на подложке и контактируют с первым электродом. Второй электрод сформирован на поверхности, имеющей углубление такого размера, чтобы вторые концы пьезоэлектрических проволок пьезоэлектрического элемента входили в углубление. [Патент №2399991, Россия, 2006, пьезоэлектрический прибор / Гаврилов Сергей Александрович, Громов Дмитрий Геннадьевич, Дронов Алексей Алексеевич, Силибин Максим Викторович, Назаркин Михаил Юрьевич, Чулков Игорь Сергеевич].

Недостатками данного пьезоэлектрического прибора являются:

1) необходимость затрат механической энергии для воздействия на пьезоэлектрический элемент;

2) невозможность использования энергии ветра для работы пьезоэлектрического элемента.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи упрощения и повышения эффективности производства электрической энергии для маломощных автономных устройств. Поставленная задача возникает при разработке и создании автономных приемо-передающих устройств, спутниковых трекеров и пр.

Сущность изобретения состоит в том, что в устройство ветро-пьезоэлектрогенератор, содержащее пьезоэлектрические элементы, отличающееся тем, что в него введены флюгер, полотно, электроды, полотно закреплено на флюгере, пьезоэлектрические элементы закреплены внутри полотна, полотно удерживает пьезоэлектрические элементы и не позволяет им деформироваться до более максимального значения, электроды расположены на противоположных поверхностях пьезоэлектрических элементов, выходы всех электродов являются выходами ветро-пьезоэлектрогенератора.

Функциональная схема устройства представлена на фиг. 1.

Устройство состоит из флюгера 1, пьезоэлектрических элементов 2ij, i=1, …, N, j=1, …, M, полотна 3, электродов 4ijq, i=1, …, N, j=1, …, M, q=1, 2.

На флюгере 1 закреплено полотно 3. Флюгер 1 имеет одну степень свободы в горизонтальной плоскости. Пьезоэлектрические элементы 2iJ, i=1, …, N, j=1, …, M (способны сгибаться и разгибаться) закреплены внутри полотна 3. Полотно 3 удерживает пьезоэлектрические элементы и не позволяет им деформироваться до более максимального значения. Электроды 4ijq, i=1, …, N, j=1, …, M, q=1, 2 расположены на противоположных поверхностях пьезоэлектрических элементов.

Выход i-го, j-го, q-го электрода 4ijq является i-тым, j-тым, q-тым выходом устройства Oijq.

Выходы всех электродов являются выходами ветро-пьезоэлектрогенератора.

Работа устройства основана на прямом пьезоэлектрическом эффекте, обнаруженном братьями Кюри. Эффект заключается в появлении разноименных электрических зарядов на противоположных поверхностях пьезоэлектрических элементов при деформации [Джагубов Р.Г., Ерофеев А.А. Пьезокерамические элементы в приборостроении и автоматике. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд.-ние, 1986. - 256 с.].

В исходном положении (при развернутом полотнище фиг. 2) пьезоэлектрические элементы 2ij, i=1, …, N, j=1, …, M не деформированы, напряжение на электродах равно 0.

Устройство работает следующим образом.

При наличии ветра флюгер разворачивается в направлении ветра. Полотнище 3 развивается и деформирует пьезоэлектрические элементы 2iJ, i=1, …, N, j=1, …, M. Например, в состоянии 1 (фиг. 3) пьезоэлектрические элементы 21j, j=1, …, M деформированы в одну сторону, а в состоянии 2 (фиг. 4) пьезоэлектрические элементы 21j, j=1, …, M деформированы в другую сторону. При деформации на противоположных поверхностях пьезоэлектрических элементов появляются разноименные электрические заряды, причем полярность электрических зарядов изменяется при изменении направления деформации.

Таким образом, при наличии ветра на противоположных поверхностях пьезоэлектрических элементов 2ij и соответственно на выходах электродов 4ijq будет возникать напряжение между i-тым, j-тым, первым выходом устройства Oij1 и i-тым, j-тым, вторым выходом устройства Oij2, которое можно использовать для автономного питания маломощных электрических устройств.

Простота данного ветро-пьезоэлектрогенератора делает его весьма перспективным при использовании в автономных устройствах обработки информации или приемо-передающих устройствах.

Ветро-пьезоэлектрогенератор, содержащий пьезоэлектрические элементы, отличающийся тем, что в него введены флюгер, полотно, электроды, полотно закреплено на флюгере, пьезоэлектрические элементы закреплены внутри полотна, полотно удерживает пьезоэлектрические элементы и не позволяет им деформироваться более максимального значения, электроды расположены на противоположных поверхностях пьезоэлектрических элементов, выходы всех электродов являются выходами ветро-пьезоэлектрогенератора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пьезотехнике, а именно к области создания многослойных пьезокерамических элементов для преобразователей электрической энергии в механическую.

Изобретение относится к ракетным двигателям малой тяги. Ракетный двигатель малой тяги с регулированием тяги содержащий камеру сгорания, смесительную головку с каналами и устройствами для подачи и регулирования расхода компонентов топлива, а также форсунки для распределения компонентов топлива, при этом устройства для подачи и регулирования расхода каждого компонента топлива, имеют пьезоэлектрический привод, а для управления тяговыми характеристиками двигатель снабжен источниками питания, которые встроены в электрическую цепь каждого пьезоэлектрического привода, при этом источники питания имеют регулятор напряжения.

Изобретение относится к пьезоэлектрическому и/или пироэлектрическому композиционному материалу. Сущность: материал включает диэлектрическую матрицу (11), наполнитель по меньшей мере из одного неорганического пьезоэлектрического и/или пироэлектрического материала.

Изобретение относится к технологии изготовления высокотемпературных композиционных пьезокерамических материалов и пьезоэлементов из титаната-скандата висмута-свинца (ТСВС).

Изобретение относится к пьезоэлектронике, к технологии изготовления монолитных многослойных пьезокерамических элементов для электромеханических преобразователей и актюаторов.

Изобретение относится к пьезоэлектронике и может быть использовано для получения градиента поляризации в однородных по химическому составу образцах пьезоэлектрической керамики.

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении приборов микроэлектромеханических систем, в частности интегральных микромеханических реле и устройств на их основе: силовых переключателей, схем памяти, сенсорных датчиков, систем обработки информации и др.

Изобретение относится к устройствам для формирования сигнала пьезоэлектрического датчика для передачи по двухпроводному интерфейсу. .

Изобретение относится к области нанотехнологии и направлено на обеспечение перемещения образца по трем координатам (X, Y, Z), в частности, для перемещения образцов, держателей образцов и других элементов в сканирующей зондовой микроскопии.

Изобретение относится к области научного приборостроения и предназначено для использования в сканирующих зондовых микроскопах и нанотехнологических установках для микроперемещений объекта.

Изобретение относится к возобновляемой энергетике и может быть использовано при разработке новых типов ветроустановок разной мощности, работающих в свободных воздушных потоках.

Изобретение относится к возобновляемой энергетике и может быть использовано при создании новых невращающихся преобразователей кинетической энергии для ветро- и гидроустановок, работающих в свободных воздушных или водных потоках.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в устройствах для преобразовании энергии текучих сред в электрическую. Ветроэнергетическая установка содержит рабочий орган, преобразователь энергии и устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ преобразования энергии ветра в полезную энергию путем воздействия на струны набегающего потока воздуха.

Изобретение относится к установкам по использованию ветровой энергии.Ветроэлектрический генератор содержит крыльчатый ветродвигатель и электрогенератор, имеющий ротор, выполненный в виде сегментных элементов, закрепленных на крыльях ветродвигателя, и дуговой статор.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии. Ветроэнергетическая установка содержит ветрогенератор с лопастной ветровой турбиной с вертикальным валом вращения, расположенной внутри неподвижного лопастного воздухонаправляющего аппарата с основанием и крышкой, электрогенератор, блок управления, дополнительный источник электроэнергии.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для выработки электроэнергии. Аэроэлектростанция для использования энергии ветра содержит горизонтальный воздуховод, вертикальный воздуховод и электрогенераторы, которые кинематически соединены с рамами, последовательно установленными в плоскостях поперечного сечения воздуховодов с возможностью возвратно-поступательного движения, ограниченного упругими упорами.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии или для выполнения механической работы.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии или для выполнения механической работы.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии или для выполнения механической работы.

Изобретение относится к ветроэлектрогенераторам. Ветроэлектрогенератор содержит ряд установленных в вертикальной плоскости прямоугольных ячеек, каждая из которых снабжена подпружиненным горизонтальным магнитным сердечником с возможностью осевого перемещения внутри соленоида и двумя вертикальными ветровыми щитками, установленными на концах сердечника, при этом ветровые щитки образуют две вертикальные стенки по обе стороны от плоскости ячеек. Изобретение направлено на получение электроэнергии за счет энергии ветра. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области производства электрической энергии и может быть использовано в устройствах с автономным питанием. Ветро-пьезоэлектрогенератор, содержащий пьезоэлектрические элементы, флюгер, полотно, электроды. Полотно закреплено на флюгере. Пьезоэлектрические элементы закреплены внутри полотна. Полотно удерживает пьезоэлектрические элементы и не позволяет им деформироваться до более максимального значения. Электроды расположены на противоположных поверхностях пьезоэлектрических элементов. Выходы всех электродов являются выходами ветро-пьезоэлектрогенератора. Заявленное изобретение направлено на упрощение и повышение эффективности производства электрической энергии для маломощных автономных устройств. 4 ил.

Наверх