本發(fā)明屬于微型能量回收領域，具體涉及一種帶諧振腔的壓電風能收集器。

背景技術：

隨著石油、煤炭等化石能源的過度開發(fā)利用，這些不可再生資源數(shù)量不斷減少，如何維持能源的供給、如何保護好生存環(huán)境不受污染是人們迫切需要解決的問題。因此，可再生資源的開發(fā)和利用成為了各國政府、科研機構、企業(yè)關注焦點。

微型能量收集器通過收集周圍環(huán)境存在的微能源（如太陽能、風能、熱能、電磁波、光、人體和機械振動能等），將其轉換為電能，再通過收集電路直接給微電子器件供電或是儲存在可充電電池中，其是低功耗電子器件的一種理想電源。而風能作為自然界中的綠色可再生能源，具有安全、清潔、資源豐富、取之不竭等優(yōu)點，因此，微型風能收集器成為了國內外研究的熱點。

目前微型風能收集器技術得到較好的研究，但仍存在如何提高微型風能收集器的能量轉換效率以及降低其臨界啟動風速等問題待解決。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種帶諧振腔的壓電風能收集器，以解決現(xiàn)有技術的微型風能收集器能量轉換效率低、臨界啟動風速高、工作風速范圍窄、輸出功率不高等問題。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種帶諧振腔的壓電風能收集器，包括夾持板、矩形腔體、壓電振子、柱體，兩塊夾持板通過螺栓固定壓電振子的一端，壓電振子的另一端伸入矩形腔體內呈自由的狀態(tài)；所述柱體通過螺釘固定在矩形腔體上，位于壓電振子的前方，靠近矩形腔體進風口一端，矩形腔體通過螺母固定在一根長螺柱上。

所述矩形腔體由上板，下板，右側板，左側板通過內六角螺釘聯(lián)接而成，其具有一個進風口和一個出風口，所述左側板中間開有一個矩形槽，壓電振子通過該矩形槽伸入矩形腔體內。還可以在柱體位置固定的情況下，沿矩形槽的長度和寬度方向調節(jié)壓電振子的安裝位置以及其與柱體的相對位置，通過調節(jié)該安裝位置可以獲得更優(yōu)的風能收集效果。左側板和右側板的高度可以調節(jié)，進而可改變矩形腔體的高度，而矩形腔體的高度可影響風能收集的效率。通過調節(jié)合適的矩形腔體高度，可實現(xiàn)更高效的能量收集。

所述壓電振子由壓電陶瓷片粘貼在彈性金屬元件上構成，或是PVDF壓電薄膜元件。

所述柱體為阻流體，為圓柱體、長方體、或棱柱體。

相對現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果是：

諧振腔體可以有效地改變壓電振子的近場氣流特點，使得壓電振子形成高效的振蕩，提高風能轉換效率；通過改變矩形腔體的高度、壓電振子與柱體的相對位置，可以獲得最優(yōu)的電能輸出。同時，本發(fā)明風能收集器具有臨界啟動風速低、工作風速范圍寬、結構簡單、易于小型化等特點。

附圖說明

圖1是帶諧振腔的壓電風能收集器的結構示意圖。

圖2是帶諧振腔的壓電風能收集器的剖視圖。

圖3是矩形腔體的主視圖。

具體實施方式

下面通過附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。

如圖1至圖3所示，一種帶諧振腔的壓電風能收集器，包括夾持板1、矩形腔體2、壓電振子3、柱體4，兩塊夾持板1通過螺栓固定壓電振子3的一端，壓電振子3的另一端伸入矩形腔體2內呈自由的狀態(tài)；所述柱體4通過螺釘5固定在矩形腔體2上，位于壓電振子3的前方，靠近矩形腔體2進風口一端，矩形腔體2通過螺母6固定在一根長螺柱7上。

所述矩形腔體2由上板21，下板23，右側板22，左側板24通過內六角螺釘聯(lián)接而成，其具有一個進風口和一個出風口，所述左側板24中間開有一個矩形槽，壓電振子3通過該矩形槽伸入矩形腔體2內。還可以在柱體4位置固定的情況下，沿矩形槽的長度和寬度方向調節(jié)壓電振子3的安裝位置以及其與柱體4的相對位置，通過調節(jié)該安裝位置可以獲得更優(yōu)的風能收集效果。所述的矩形腔體2的左側板24和右側板22的高度可以調節(jié)，從而改變矩形腔體2的高度。在相同的風速條件下，風能收集器采用不同高度的矩形腔體2能量收集的效果不同。通過改變矩形腔體2的高度，可以獲得更優(yōu)的風能收集效果。

所述壓電振子3由壓電陶瓷片31粘貼在彈性金屬元件32上構成，或是PVDF壓電薄膜元件等。所述柱體4為阻流體，為圓柱體、長方體、或棱柱體等。

本發(fā)明一種帶諧振腔的壓電風能收集器具體的工作原理為：

當風流體以一定速度流過位于矩形腔體2前端的柱體4時，由于空氣的粘性以及逆壓作用，柱體4表面的流動將產生分離，在柱體4后方形成旋渦脫落，尾部流場區(qū)域形成間隔分布的旋渦，該旋渦在柱體4后方不對稱地交替產生和脫落，使得位于柱體4后方的壓電振子3上下表面受到的壓力產生周期性的變化，在周期性脈動壓力的作用下，壓電振子3將產生強迫振動，該振動通過壓電材料的正壓電效應轉變?yōu)殡娔埽瑢崿F(xiàn)能量的轉變和風能的收集。