利用壓電材料發電之風力發電機及其輔助機具WIND ENERGY GENERATOR USING PIEZOELECTRIC MATERIAL AND AUXILIARY MECHANISM THEREOF

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

美國

專利申請案號

13/005,834

專利證號

US 8,476,783 B2

專利獲證名稱

利用壓電材料發電之風力發電機及其輔助機具WIND ENERGY GENERATOR USING PIEZOELECTRIC MATERIAL AND AUXILIARY MECHANISM THEREOF

專利所屬機關 (申請機關)

中原大學

獲證日期

2013/07/02

技術說明

提出一種輕型利用壓電材料發電之風力發電發電機及其輔助機具設計。基本原理是利用風力能源使壓電材料產生形變，藉壓電之正電壓效應而發電，並透過電源轉換器儲存電能。輔助機具包括集風器及壓電材料致動機構設計。集風器包括風源導向機構(flow-guided mechanism)風力加速器(nozzle accelerator)。風源導向機構可以將環境中風源導入適當吹入方向以獲得較佳之風力均勻流動速度效益。風力加速器是利用噴嘴設計原理增加風速而獲得較高之風拖曳力以驅動壓電材料產生較大之形變量。輔助機具可以直接及間接方式驅動壓電材料產生形變。例如將壓電材料置於集風器後之導管中，直接利用風拖曳力驅動壓電材料產生形變；亦可利用風拖曳力驅動風扇或通風設備轉動，以裝置其上之齒輪機構間接方式敲擊壓電材料產生形變。由於考慮未來經濟效益及實際應用狀況，一般尺寸之壓電材料所產生之電力很小，其電壓可能不足充入一般電池或供應負載，故設計回饋式堆升壓電路(stack-up circuitry)結合升電源轉換器(booster converter)，又電流極小約微安培，使用單獨壓電陶瓷材料不足以產生足夠電力，因此利用多片壓電陶瓷材料，配合機構設計能獲得同相位之AC電源訊號，以並聯方式獲得較大電力。另亦發展儲能(charge mode)、供應負載(supply mode)、以及複合補償式(hybrid compensation mode)三種模式，處理各種電源需要。 A light wind energy harvest system to gain electric power from electroactive material is proposed. Using the mechanical deformation of electroactive material electricity is generated through piezoelectric direct effect. Auxiliary mechanism of the harvest system includes the wind collector and vibrator. The wind collector is basically constructed with a wind flow-guided mechanism to guide the flow direction and a nozzle accelerator to increase wind velocity and obtain larger drag force. Electroactive material can be either “directly” vibrated by blowing wind or “indirectly” vibrated resultant from impact by the gear device employed on a rotary fan or ventilator. Since the electricity generated by a single piece of regular size of eletroactive material is usually with very low voltage and current, appropriate circuitry design is developed to reduce the loss in energy conversion and efficiently save the electric power into a battery and/or supply the load.

備註

本部(收文號1050095060)同意該校105年12月13日原產字第1050004075號函申請終止維護專利

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