全向自适应风柱发电装置

本发明涉及风力发电，具体涉及一种全向自适应风柱发电装置。

背景技术：

1、自然界中的存在着众多的可持续利用的清洁能源，风能因其存在范围广、俘能方式便捷、受环境制约小等显著优点，吸引众多本领域的研究专家、学者投身于风能能量俘获的研究领域中，如何高效的收集利用风能成为了当下的研究热点。当前风能的俘获装置主要有扇叶式发电装置和风柱式发电装置，而风柱式风力发电相较于传统的扇叶式风力发电，风柱式风力发电是一种新型的风能发电方式，在能量密度、设备维护等方面有着显著突出的优势。

2、但是现有的风柱发电装置仅能俘获单一风向的风能，如中国专利公开号为cn107612419b的公开了一种“磁力边界约束增强的宽速域压电式风能采集器”，其包括压电悬臂梁、组合振动柱和刚性基板，压电悬臂梁上设置有压电片，通过将组合振动柱迎向风向，从而使得压电悬臂梁产生振动，进而使得压电片产生电压；上述装置只适用于单一风向的工作，无法满足现实中风向多变的情况。

3、鉴于此，现有技术还有待改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种全向自适应风柱发电装置，旨在解决现有的风柱发电装置只适用于单一风向的工作，无法满足多风向的问题。

2、本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

3、全向自适应风柱发电装置，包括：

4、底座；

5、转台，转动设置于底座上；

6、两个第一弹性支撑片，设置于转台的表面；两第一弹性支撑片的顶部分别设置有第一风柱与第二风柱，第一风柱与转台的转轴同轴设置；第一风柱通过第一连接杆与第二风柱相连接；

7、压电片，设置于第一弹性支撑片的两侧，以在第一弹性支撑片发生弹性形变时产生电荷。

8、根据上述技术手段，将第一风柱与转台的转轴同轴设置，而第二风柱设置在第一风柱的一侧，可使得风对第一风柱与第二风柱产生的力矩不同，使得转台旋转，直至第一风柱与第二风柱的连接方向与风向平行，完成装置的自适应对风过程；对风完成后，由于第一风柱与第二风柱在风的作用下，产生涡激振动，使得第一风柱与第二风柱进行振动，从而使得第一弹性支撑片弯曲变形，压电片也随之发生形变，压电片通过正压电效应，在其相抵表面产生电荷，完成振动能到电能的转换。

9、进一步的，全向自适应风柱发电装置还包括：

10、第二弹性支撑片，设置于转台的表面，且位于第一风柱远离第二风柱的一侧；第二弹性支撑片的两侧分别设置有压电片；

11、第三风柱，设置于第二弹性支撑片的顶部；第三风柱通过第二连接杆与第一风柱相连接，第一风柱、第二风柱以及第三风柱的中轴线位于同一水平面内，第一风柱与第二风柱之间的距离和第一风柱与第三风柱之间的距离不相同。

12、根据上述技术手段，第三支撑片与第三风柱位于第一风柱远离第二风柱的一侧，可使得转台的受力接近于平衡，防止转台发生倾斜等，影响第一风柱与第二风柱的振动，同时设置第三风柱与第二弹性支撑片以及压电片，可提高单位时间内该装置的发电量。

13、进一步的，第一风柱、第二风柱以及第三风柱的底部均可拆卸设置有连接件，以使第一风柱和第二风柱分别与两第一弹性支撑片相连接，以及第三风柱与第二弹性支撑片相连接。

14、根据上述技术手段，在第一风柱、第二风柱以及第三风柱设置可拆卸连接件，与第一弹性支撑片以及第二弹性支撑片连接，可方便将第一风柱、第二风柱以及第三风柱进行拆卸更换或者维修。

15、进一步的，连接件包括：

16、连接板；连接板的顶部设置有固定槽；

17、十字固定块，设置于固定槽的内部；第一风柱、第二风柱以及第三风柱的底部均开设有十字槽，十字槽与十字固定块相配合；

18、固定板，设置于连接板的底部，用于与第一弹性支撑片以及第二弹性支撑片相连接。

19、根据上述技术手段，通过固定槽可对相对应的第一风柱、第二风柱以及第三风柱进行导向与固定，通过十字固定块配合十字槽可实现第一风柱、第二风柱以及第三风柱与连接件的进一步固定，防止两者脱离。

20、进一步的，三连接件底部的固定板通过螺栓分别与两第一弹性支撑片以及第二弹性支撑片相连接。

21、根据上述技术手段，三个连接件通过螺栓分别与两个第一弹性支撑片以及一个第二弹性支撑片连接，方便两者之间进行拆卸与更换。

22、进一步的，连接件的底部设置有相互对称的两预紧件，预紧件与转台相连接，两预紧件设置于两压电片相背的两侧，以防止第一弹性支撑片以及第二弹性支撑片形变量过大。

23、根据上述技术手段，预紧件可以对相对应的第一风柱、第二风柱以及第三风柱提供一个预紧力，在静止时处于竖直状态，在工作时提供一个拉力，可以防止因第一弹性支撑片以及第二弹性支撑片形变量过大，而导致损坏的情况。

24、进一步的，预紧件包括：

25、拉簧绳；拉簧绳的一端设置于连接件的底壁，另一端设置于转台上，两拉簧绳的连接方向与压电片的表面垂直设置。

26、根据上述技术手段，预紧件为拉簧绳，拉簧绳方便安装与更换，两拉簧绳的连接方向与压电片表面垂直，可以实现更好的拉扯力控制。

27、进一步的，第一风柱、第二风柱以及第三风柱的内部均设置有贯穿孔，且同轴设置，第一连接杆与第二连接杆为一体设置，通过穿过贯穿孔，以使第一风柱、第二风柱以及第三风柱相连接。

28、根据上述技术手段，通过将第一连接杆与第二连接杆设置为一体，并在第一风柱、第二风柱以及第三风柱上设置贯穿孔，可以方便一体式连接杆将第一风柱、第二风柱以及第三风柱进行固定。

29、进一步的，第一风柱、第二风柱以及第三风柱的材质均为泡沫。

30、根据上述技术手段，泡沫材质可以降低第一风柱、第二风柱以及第三风柱的重量，方便其进行振动。

31、进一步的，底座上设置有轴承，转台与轴承相连接，以使转台可相对于底座进行转动。

32、根据上述技术手段，转台与底座之间通过轴承发生相对转动，不仅方便安装，而且利用轴承可以降低两者之间的摩擦力，更方便第一风柱、第二风柱以及第三风柱进行对风。

33、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

34、本发明中，底座的表面上转动设置有转台，转台的表面上设置有两个第一弹性支撑片，第一弹性支撑片可发生弹性形变，两第一弹性支撑片的顶部分别设置有第一风柱与第二风柱，第一风柱与转台的转轴同轴设置，第一风柱通过第一连接杆与第二风柱相连接，第一弹性支撑片的两侧设置有压电片，当第一弹性支撑片发生形变后，从而使得压电片发生形变，压电片的表面产生电荷；通过将第一风柱与转台的转轴同轴设置，而第二风柱设置在第一风柱的一侧，可使得风对第一风柱与第二风柱产生的力矩不同，使得转台旋转，直至第一风柱与第二风柱的连接方向与风向平行，完成装置的自适应对风过程；对风完成后，由于第一风柱与第二风柱在风的作用下，产生涡激振动，使得第一风柱与第二风柱进行振动，从而使得第一弹性支撑片弯曲变形，压电片也随之发生形变，压电片通过正压电效应，在其表面产生电荷，完成将振动能到电能的转换；上述装置通过设置第一风柱与第二风柱配合支撑片以及压电片，不仅可以实现全向风的自适应，而且完成振动能到电能的转换。