基于風壓發電的路燈供電裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于風壓發電的路燈供電裝置，包括：用于起支撐作用的立桿及用于在風壓作用下產生電能的壓力發電組件；一組或者多組壓力發電組件可轉動地設置于立桿上；每組壓力發電組件包括沿立桿的軸線為中心呈對稱分布的三個壓力發電片支架，每個壓力發電片支架上設有多塊壓力發電片；多塊壓力發電片的固定端固定至壓力發電片支架上、多塊壓力發電片的自由端懸空用以在風壓的作用下振動；多塊壓力發電片產生的電能集中輸出以供電給路燈用燈具。本發明路燈供電裝置能夠充分利用風能以保證燈具的可靠供電需求，無需傳統的供電線路的鋪設，且與太陽能或者風光互補型路燈供電方式相比，結構簡單、生產成本及維護成本低。
【專利說明】基于風壓發電的路燈供電裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及供電控制領域，特別地，涉及一種基于風壓發電的路燈供電裝置。
【背景技術】
[0002] 風力發電是當今世界增長最快的可再生能源，許多國家把發展風力發電作為改善 能源結構、減少環境污染和保護生態環境的一種有力措施，納入國家發展規劃。近年來，德 國、美國、英國、丹麥等國家在風能的開發利用方面已取得了驚人的成就，20世紀80年代問 世的現代并網型風力發電機組，到90年代中期已形成了一個規模龐大的風力機產業。我國 風電自從1986年山東榮成第一個風電場建設至今，經過20多年的發展建設，取得了可喜的 成績。
[0003] 隨著城鎮的日漸發展，路燈的數量也日益增多。減少路燈照明耗能成為了一個研 究熱點。現有的主要新能源技術有風力發電路燈、太陽能路燈和風光互補路燈。
[0004] 風力發電路燈是一種利用風能作為能源的路燈，具有不受供電影響，不用架設電 線，不消耗常規電能，只要風力充足就可以安裝使用等特點，而且不污染環境，因而被稱為 綠色環保產品。風力發電路燈適用于沿海地帶道路的照明，又可用于人口分布密度較小、交 通不便、經濟不發達、常規電能資源短缺，且風力資源豐富的地區，以解決這些地區的照明 問題。但現有的風力發電是通過風機將風能轉換成電能，風機屬于旋轉設備，運行中存在控 制難度大、安全性低等不足。且傳統風機必須在風速大于其切入風速時才能發電，當風速較 低時風機不能正常工作，其風能利用效率很低，超過半數的風能未能得到充分的捕捉和轉 化，導致路燈的供電效率和可靠性不高。
[0005] 太陽能路燈是以太陽光為能源，采用晶體硅太陽能電池供電，免維護閥控式密封 蓄電池儲存電能，超高亮LED燈具作為光源。白天太陽能電池板給蓄電池充電，晚上蓄電池 給燈源供電使用，無需架設輸電線路，可以任意調整燈具的布局，安全節能無污染，無需人 工操作工作穩定可靠，節省電能資源，無需維護。而路燈一般在晚上使用，且太陽能發電只 能在白天進行，因此利用太陽能發電為路燈供電的方式發電與用電是不同步的，必須有儲 電設備儲存電能，路燈的供電效率和可靠性同樣不高。
[0006] 風光互補路燈是太陽能路燈和風力發電路燈的結合產物。風光互補方式為路燈供 電是現有可再生能源為路燈供電的常用方式，但設備復雜，生產成本高，使用維護費用高， 發電成本高。
【發明內容】
[0007] 本發明目的在于提供一種基于風壓發電的路燈供電裝置，以解決現有的路燈供電 裝置結構復雜、成本高及可靠性低的技術問題。
[0008] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：
[0009] -種基于風壓發電的路燈供電裝置，該供電裝置包括：用于起支撐作用的立桿及 用于在風壓作用下產生電能的壓力發電組件；
[0010] 一組或者多組壓力發電組件可轉動地設置于立桿上；
[0011] 每組壓力發電組件包括沿立桿的軸線為中心呈對稱分布的三個壓力發電片支架， 每個壓力發電片支架上設有多塊壓力發電片；
[0012] 多塊壓力發電片的固定端固定至壓力發電片支架上、多塊壓力發電片的自由端懸 空用以在風壓的作用下振動；
[0013] 多塊壓力發電片產生的電能集中輸出以供電給路燈用燈具。
[0014] 進一步地，壓力發電組件經軸承活動套接至立桿上。
[0015] 進一步地，設于壓力發電片支架上同一側的多塊壓力發電片的自由端共同連接至 同振夾，以控制多塊壓力發電片同步振動。
[0016] 進一步地，同振夾的兩側對稱設有用以加大壓力發電片的在風壓作用下的振動頻 率的氣振子。
[0017] 進一步地，氣振子包括：受氣件、集氣管及氣鼓；
[0018] 受氣件與集氣管連通，用于感受外界的風壓并將外界的氣流導入集氣管；
[0019] 集氣管經氣鼓連接至同振夾上，用以將外界的氣流施加至氣鼓以形成沖擊力；
[0020] 氣鼓用以在沖擊力的作用下帶動同振夾振動；
[0021] 集氣管在靠近氣鼓的端部設有用以將內部的氣流排出的排氣孔。
[0022] 進一步地，受氣件呈喇叭筒狀，集氣管位于受氣件內且與受氣件的內壁光滑過渡 連通。
[0023] 進一步地，路燈供電裝置還包括用于儲存電能的儲能單元，儲能單元與壓力發電 組件相對固定連接，用以將壓力發電片產生的多余電能儲存起來。
[0024] 進一步地，燈具采用LED燈，燈具經燈具支架固定連接至壓力發電組件。
[0025] 進一步地，壓力發電組件為多組，多組壓力發電組件沿立桿的軸向間隔布置。
[0026] 進一步地，多組壓力發電組件經連接件固接，固接后的多組壓力發電組件經軸承 活動套接至立桿上。
[0027] 本發明具有以下有益效果：
[0028] 本發明基于壓力發電的路燈供電裝置，通過在立桿上設置繞立桿可轉動的壓力發 電組件，且壓力發電組件包括沿立桿的軸線為中心呈對稱分布的三個壓力發電片支架，每 個壓力發電片支架上設置多塊壓力發電片，通過三個對稱分布的壓力發電片支架繞立桿的 轉動實現風壓壓差的平衡，使得不管路燈所在區域的風向如何，都有部分或者全部壓力發 電片承受風壓以產生電能，從而保證燈具的可靠供電需求，無需傳統的供電線路的鋪設，且 與太陽能或者風光互補型路燈供電方式相比，結構簡單、生產成本及維護成本低。
[0029] 除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。 下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030] 構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實 施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
[0031] 圖1是本發明優選實施例路燈供電裝置的結構示意圖；
[0032] 圖2是圖1的俯視示意圖；
[0033]圖3是本發明優選實施例路燈供電裝置中壓力發電組件的模型示意圖；
[0034]圖4是圖3的模型簡化示意圖；
[0035]圖5是本發明優選實施例壓力發電組件中各壓力發電片支架的受力意圖；
[0036] 圖6是本發明優選實施例壓力發電片上設置同振夾的結構示意圖；
[0037] 圖7是圖6的側視示意圖；
[0038] 圖8是本發明優選實施例氣振子與同振夾配合的結構示意圖；以及
[0039] 圖9是圖8的偵彳視示意圖。
[0040] 附圖標記說明：
[0041] 10、立桿；
[0042] 20、壓力發電組件；21、壓力發電片支架；22、壓力發電片；23、同振夾；24、氣振子； 241、受氣件；242、集氣管；243、氣鼓；244、排氣孔；
[0043] 30、軸承；
[0044] 40、燈具；41、燈具支架；
[0045] 50、儲能支架。
【具體實施方式】
[0046] 以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定 和覆蓋的多種不同方式實施。
[0047] 本發明優選實施例提供一種基于風壓發電的路燈供電裝置，該路燈供電裝置根據 壓力發電片感受風壓振動產生電能的原理，利用壓力發電片產生的電能供給路燈，可以替 換傳統的路燈供電系統，且利用自然風壓產生電能，無須為路燈架設供電線路，既節約電能 又能提高路燈供電的可靠性。參照圖1及圖2,本發明的優選實施例路燈供電裝置包括：用 于起支撐作用的立桿10及用于在風壓作用下產生電能的壓力發電組件20。一組或者多組 壓力發電組件20可轉動地設置于立桿10上；本實施例中，立桿10的桿身上間隔套設有兩 組壓力發電組件20,每組壓力發電組件20分別經軸承30套接至立桿10上，以實現壓力發 電組件20與立桿10之間的轉動連接，其中，每組壓力發電組件20均包括沿立桿10的軸線 為中心呈對稱分布的三個壓力發電片支架21，即三個壓力發電片支架21之間呈120°角對 稱布置。每個壓力發電片支架21上設有多塊壓力發電片22 ;多塊壓力發電片22的固定端 固定至壓力發電片支架21上、多塊壓力發電片22的自由端懸空用以在風壓的作用下振動； 多塊壓力發電片22產生的電能集中輸出以供電給路燈用燈具40。采用本實施例結構的壓 力發電組件20,可以有效地平衡路燈所在區域風壓的壓差，由于壓力發電組件20隨軸承30 繞立桿10轉動連接，當風向改變時，在風壓差的作用下，壓力發電組件20轉動，使得部分或 者全部壓力發電片22迎風而立，以充分利用風能的壓力作用經壓電轉換生成電能，當路燈 所在區域的風壓是均勻時，則由于壓力發電組件20受到的力矩為零而保持與立桿10間的 相對靜止狀態，可靠地保證部分或者全部壓力發電片22迎風感受風壓的作用，故本實施例 通過三個對稱分布的壓力發電片支架21繞立桿的轉動實現風壓壓差的動態平衡，使得不 管路燈所在區域的風向如何，都有部分或者全部壓力發電片22承受風壓以產生電能，從而 保證燈具的可靠供電需求，無需傳統的供電線路的鋪設，且與太陽能或者風光互補型路燈 供電方式相比，結構簡單、生產成本及維護成本低。
[0048] 本實施例中，可選地，燈具40采用LED燈，且燈具40經燈具支架41固接至壓力發 電片支架21上，以滿足壓力發電組件20繞立桿10轉動時，壓力發電組件20可靠地供電給 燈具40的需求，避免供電給燈具40的線路隨壓力發電組件20的轉動而發生纏繞。優選地， 為了保持壓力發電組件20的對稱平衡性，三個對稱分布的壓力發電片支架21各自對應經 燈具支架41安裝有燈具40,即燈具40在壓力發電組件20上對稱分布。
[0049]為了充分說明本發明供電裝置的壓力發電組件20繞立桿10的轉動連接結構具有 動態平衡風壓壓差的作用，下面對本實施例的壓力發電組件20進行受力狀態分析，若立桿 10上設置兩組或者多組壓力發電組件20,則各組壓力發電組件20的受力狀態分析的過程 類似，現以一組壓力發電組件20為例進行說明：
[0050] 參照圖3及圖4,圖3是本發明優選實施例路燈供電裝置中壓力發電組件20的模 型示意圖，圖4是圖3的模型簡化示意圖。圖3及圖4中的A、B、C為互成120度對稱布置 的壓力發電片支架22,壓力發電組件20上其它部件的布置不破壞前述對稱性，因此，不妨 可以將圖3所示的模型簡化為圖4來進行受力分析，即只考慮壓力發電組件20中各壓力發 電片支架21的受力情況。
[0051] 如圖5所示，在圖5中，F為風壓壓強，FA、F B和F。分別為支架A、B、C在風壓作用下 的正壓強。設e為F與支架A的夾角，則F與支架B、C的夾角分別為60-0和120-0，且設 各支架的長和寬分別為 a 和 b，則 FA = F sin0，FB = F sin(6O_0)，Fc = F sin(12〇-0)。 在圖5所示情況下，？&和FB使支架沿逆時針方向轉動，F。使支架沿順時針方向轉動，則支架 受到的總力矩為
【權利要求】
1. 一種基于風壓發電的路燈供電裝置，其特征在于，包括：用于起支撐作用的立桿 (10)及用于在風壓作用下產生電能的壓力發電組件（20); 一組或者多組所述壓力發電組件（20)可轉動地設置于所述立桿（10)上； 每組所述壓力發電組件（20)包括沿所述立桿（10)的軸線為中心呈對稱分布的三個壓 力發電片支架（21),每個所述壓力發電片支架（21)上設有多塊壓力發電片（22); 多塊所述壓力發電片（22)的固定端固定至所述壓力發電片支架（21)上、多塊所述壓 力發電片（22)的自由端懸空用以在風壓的作用下振動； 多塊所述壓力發電片（22)產生的電能集中輸出以供電給路燈用燈具（40)。
2. 根據權利要求1所述的基于風壓發電的路燈供電裝置，其特征在于， 所述壓力發電組件（20)經軸承（30)活動套接至所述立桿（10)上。
3. 根據權利要求2所述的基于風壓發電的路燈供電裝置，其特征在于， 設于所述壓力發電片支架（21)上同一側的多塊所述壓力發電片（22)的自由端共同連 接至同振夾（23)，以控制多塊所述壓力發電片（22)同步振動。
4. 根據權利要求3所述的基于風壓發電的路燈供電裝置，其特征在于， 所述同振夾（23)的兩側對稱設有用以加大所述壓力發電片（22)的在風壓作用下的振 動頻率的氣振子（24)。
5. 根據權利要求4所述的基于風壓發電的路燈供電裝置，其特征在于， 所述氣振子（24)包括：受氣件（241)、集氣管（242)及氣鼓（243); 所述受氣件（241)與所述集氣管（242)連通，用于感受外界的風壓并將外界的氣流導 入所述集氣管（242); 所述集氣管（242)經所述氣鼓（243)連接至所述同振夾（23)上，用以將外界的氣流施 加至所述氣鼓（243)以形成沖擊力； 所述氣鼓（243)用以在所述沖擊力的作用下帶動所述同振夾（23)振動； 所述集氣管（242)在靠近所述氣鼓（243)的端部設有用以將內部的氣流排出的排氣孔 (244)。
6. 根據權利要求5所述的基于風壓發電的路燈供電裝置，其特征在于， 所述受氣件（241)呈喇叭筒狀，所述集氣管（242)位于所述受氣件（241)內且與所述 受氣件（241)的內壁光滑過渡連通。
7. 根據權利要求1所述的基于風壓發電的路燈供電裝置，其特征在于， 所述路燈供電裝置還包括用于儲存電能的儲能單元，所述儲能單元與所述壓力發電組 件（20)相對固定連接，用以將所述壓力發電片（22)產生的多余電能儲存起來。
8. 根據權利要求1所述的基于風壓發電的路燈供電裝置，其特征在于， 所述燈具（40)采用LED燈，所述燈具（40)經燈具支架（41)固定連接至所述壓力發電 組件（20)。
9. 根據權利要求1至8任一所述的基于風壓發電的路燈供電裝置，其特征在于， 所述壓力發電組件（20)為多組，多組所述壓力發電組件（20)沿所述立桿（10)的軸向 間隔布置。
10. 根據權利要求9所述的基于風壓發電的路燈供電裝置，其特征在于， 多組所述壓力發電組件（20)經連接件固接，固接后的多組所述壓力發電組件（20)經 軸承（30)活動套接至所述立桿（10)上。
【文檔編號】F21W131/103GK104359072SQ201410616207
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月5日 優先權日:2014年11月5日
【發明者】李茂軍, 劉黃, 李奇 申請人:長沙理工大學