一种磁致伸缩式压电微风发电装置技术领域
本发明属于磁力发电的技术领域，尤其涉及一种磁致伸缩式压电微风发电装置。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源，全球蕴量巨大，受到世界各国的重视。风力发电
是把风的动能转为电能。现有的风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增
速机将旋转的速度提升，从而带动发电机发电。现有的风力发电装置可分为风轮、发电机和
铁塔三部分，由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化，使得转速不稳定，
所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的增速器，再加一
个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。这种风电装置体积庞大，而且要求风
速要大于每秒4米，否则无法正常运行，这使得大部分微小风能不能使用。
稀土超磁致伸缩材料是一种利用磁场驱动的新型功能材料。作为稀土超磁致伸缩
材料的典型代表，Terfenol-D是将稀土元素铽(Tb)、镝(Dy)和金属元素铁(Fe)按一定比例
制备而成的一种新型磁致伸缩合金，具有大应变、高精度、输出力大、响应快速及可靠性高
等优势。因此，将其与压电材料结合构成微风发电装置，可充分利用微小风能，为风力发电
机的推广普及创造了条件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种磁致伸缩式压电
微风发电装置，超磁致伸缩材料与压电材料相结合，能够利用轻微的风力进行发电，对风力
环境适应能力较强。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种磁致伸缩式压电微风发电装
置，其特征在于，包括固定筒体、旋转筒体、风力驱动机构和磁致伸缩压电机构，所述固定筒
体外套于所述旋转筒体，中心对正设置，所述风力驱动机构与固定筒体或与旋转筒体相连，
带动旋转筒体发生旋转，所述磁致伸缩压电机构包括永磁体和压电组件，所述永磁体左右
对称设于旋转筒体内壁上，所述压电组件设于旋转筒体内部空腔中心，旋转筒体的底板设
有底部中心孔，固定筒体的底板中心竖直设有支杆，所述支杆穿过所述底部中心孔与压电
组件相连。
按上述方案，所述压电组件包括弹性体框架、左超磁致伸缩块、右超磁致伸缩块和
压电片，所述左、右超磁致伸缩块对称设于所述弹性体框架两侧内壁上，所述压电片设于
左、右超磁致伸缩块之间，压电片两侧面分别与左、右超磁致伸缩块内侧面相贴合。
按上述方案，所述风力驱动机构包括叶片和叶片中心轴，所述叶片沿所述叶片中
心轴的顶端周向均匀间隔设置，所述固定筒体的顶板设有顶部中心孔，叶片中心轴的底端
穿过所述顶部中心孔与所述旋转筒体的顶板中心相连。
按上述方案，所述风力驱动机构包括叶片和叶片中心轴，所述叶片中心轴的顶端
套设轴承，所述叶片沿所述轴承外壁周向均匀间隔设置，叶片外侧端头设有导向永磁体。
按上述方案，所述弹性体框架为多边形结构，边数大于五，采用非导磁材料整体切
割而成，弹性体框架的周长与边宽之比大于十五。
按上述方案，所述固定筒体、旋转筒体和支杆均由非导磁材料制成。
本发明的有益效果是：提供一种磁致伸缩式压电微风发电装置，通过叶片在微风
的驱动下，带动永磁体绕轴圆周运动产生变化磁场，在变化磁场的影响下超磁致伸缩材料
形状发生变化，伸长或缩短，间歇挤压压电片，压电片受压产生电荷，以此循环往复，从而达
到持续发电的目的，装置体积小，发电效率较高，受环境影响轻微、能够最大限度利用风能
发电，节能环保。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
图2为本发明另一个实施例的结构示意图。
其中：1、导向永磁体；2、叶片；3、轴承；4、固定筒体；5、旋转筒体；6、支杆；7、弹性体
框架；8、永磁体；9、左超磁致伸缩块；10、右超磁致伸缩块；11、压电片；12、叶片中心轴。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明进一步的描述。
一种磁致伸缩式压电微风发电装置，包括固定筒体4、旋转筒体5、风力驱动机构和
磁致伸缩压电机构，固定筒体外套于旋转筒体，中心对正设置，风力驱动机构与固定筒体或
与旋转筒体相连，带动旋转筒体发生旋转，磁致伸缩压电机构包括永磁体8和压电组件，永
磁体左右对称设于旋转筒体内壁上，压电组件设于旋转筒体内部空腔中心，旋转筒体的底
板设有底部中心孔，固定筒体的底板中心竖直设有支杆6，支杆穿过底部中心孔与压电组件
相连。压电组件包括弹性体框架7、左超磁致伸缩块9、右超磁致伸缩块10和压电片11，左、右
超磁致伸缩块对称设于弹性体框架两侧内壁上，压电片设于左、右超磁致伸缩块之间，压电
片两侧面分别与左、右超磁致伸缩块内侧面相贴合。固定筒体、旋转筒体和支杆均由非导磁
材料制成。
叶片在微风的驱动下，带动永磁体绕轴圆周运动产生变化磁场，当永磁体转到与
左、右超磁致伸缩块相对应的位置时，超磁致伸缩块发生伸张形变，挤压压电片，产生电压；
当永磁体转离与左、右超磁致伸缩块相对应的位置时，超磁致伸缩块产生收缩形变，不再挤
压压电片，在变化磁场的影响下左、右超磁致伸缩块形状发生变化，伸长或缩短，间歇挤压
压电片，压电片受压产生电荷，以此循环往复，从而达到持续发电的目的。
弹性体框架为多边形结构，边数大于五，采用非导磁材料整体切割而成，弹性体框
架的周长与边宽之比大于十五，在超磁致伸缩块发生弹性形变时，弹性体框架也随之发生
形变。
实施例一
如图1所示，风力驱动机构包括叶片2和叶片中心轴12，叶片沿叶片中心轴的顶端
周向均匀间隔设置，固定筒体的顶板设有顶部中心孔，叶片中心轴的底端穿过顶部中心孔
与旋转筒体的顶板中心相连。
叶片在微风的作用下带动旋转筒体转动，永磁体旋转后，产生交流磁场，使得超磁
致伸缩块产生伸缩形变，从而挤压压电片，压电片受压产生电压。
实施例二
如图2所示，风力驱动机构包括叶片和叶片中心轴，叶片中心轴的顶端套设轴承3，
叶片沿轴承外壁周向均匀间隔设置，叶片外侧端头设有导向永磁体1。
叶片在微风的作用下带动导向永磁体转动，导向永磁体通过与永磁体的相互作用
带动旋转筒体转动，永磁体旋转后，产生交流磁场，使得超磁致伸缩块产生伸缩形变，从而
挤压压电片，压电片受压产生电压。本发电装置体积小、对风速要求低(每秒0.5米即可工
作)，将以前不能利用的微小风能用以发电，对风力环境适应能力较强，适用范围更广。