基于風壓發(fā)電的路燈供電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于風壓發(fā)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(fā)電組件；一組或者多組壓力發(fā)電組件可轉動地設置于立桿上；每組壓力發(fā)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(fā)電片支架，每個壓力發(fā)電片支架上設有多塊壓力發(fā)電片；多塊壓力發(fā)電片的固定端固定至壓力發(fā)電片支架上、多塊壓力發(fā)電片的自由端懸空用以在風壓的作用下振動；多塊壓力發(fā)電片產生的電能集中輸出以供電給路燈用燈具。本發(fā)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(fā)電的路燈供電裝置
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及供電控制領域，特別地，涉及一種基于風壓發(fā)電的路燈供電裝置。
【背景技術】
[0002] 風力發(fā)電是當今世界增長最快的可再生能源，許多國家把發(fā)展風力發(fā)電作為改善 能源結構、減少環(huán)境污染和保護生態(tài)環(huán)境的一種有力措施，納入國家發(fā)展規(guī)劃。近年來，德 國、美國、英國、丹麥等國家在風能的開發(fā)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(fā)電機組，到90年代中期已形成了一個規(guī)模龐大的風力機產業(yè)。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(fā)展建設，取得了可喜的 成績。
[0003] 隨著城鎮(zhèn)的日漸發(fā)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?，F有的主要新能源技術有風力發(fā)電路燈、太陽能路燈和風光互補路燈。
[0004] 風力發(fā)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(guī)電能，只要風力充足就可以安裝使用等特點，而且不污染環(huán)境，因而被稱為 綠色環(huán)保產品。風力發(fā)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(fā)達、常規(guī)電能資源短缺，且風力資源豐富的地區(qū)，以解決這些地區(qū)的照明 問題。但現有的風力發(fā)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(fā)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(jié)能無污染，無需人 工操作工作穩(wěn)定可靠，節(jié)省電能資源，無需維護。而路燈一般在晚上使用，且太陽能發(fā)電只 能在白天進行，因此利用太陽能發(fā)電為路燈供電的方式發(fā)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(fā)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(fā)電成本高。
【發(fā)明內容】
[0007] 本發(fā)明目的在于提供一種基于風壓發(fā)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(fā)明采用的技術方案如下：
[0009] -種基于風壓發(fā)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(fā)電組件；
[0010] 一組或者多組壓力發(fā)電組件可轉動地設置于立桿上；
[0011] 每組壓力發(fā)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(fā)電片支架， 每個壓力發(fā)電片支架上設有多塊壓力發(fā)電片；
[0012] 多塊壓力發(fā)電片的固定端固定至壓力發(fā)電片支架上、多塊壓力發(fā)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(fā)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(fā)電組件經軸承活動套接至立桿上。
[0015] 進一步地，設于壓力發(fā)電片支架上同一側的多塊壓力發(fā)電片的自由端共同連接至 同振夾，以控制多塊壓力發(fā)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(fā)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(fā)電 組件相對固定連接，用以將壓力發(fā)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(fā)電組件。
[0025] 進一步地，壓力發(fā)電組件為多組，多組壓力發(fā)電組件沿立桿的軸向間隔布置。
[0026] 進一步地，多組壓力發(fā)電組件經連接件固接，固接后的多組壓力發(fā)電組件經軸承 活動套接至立桿上。
[0027] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0028] 本發(fā)明基于壓力發(fā)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(fā) 電組件，且壓力發(fā)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(fā)電片支架，每 個壓力發(fā)電片支架上設置多塊壓力發(fā)電片，通過三個對稱分布的壓力發(fā)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(qū)域的風向如何，都有部分或者全部壓力發(fā) 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(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。 下面將參照圖，對本發(fā)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(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：
[0031] 圖1是本發(fā)明優(yōu)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(fā)明優(yōu)選實施例路燈供電裝置中壓力發(fā)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(fā)明優(yōu)選實施例壓力發(fā)電組件中各壓力發(fā)電片支架的受力意圖；
[0036] 圖6是本發(fā)明優(yōu)選實施例壓力發(fā)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(fā)明優(yōu)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(fā)電組件；21、壓力發(fā)電片支架；22、壓力發(fā)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(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)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(fā)明優(yōu)選實施例提供一種基于風壓發(fā)電的路燈供電裝置，該路燈供電裝置根據 壓力發(fā)電片感受風壓振動產生電能的原理，利用壓力發(fā)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(jié)約電能 又能提高路燈供電的可靠性。參照圖1及圖2,本發(fā)明的優(yōu)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(fā)電組件20。一組或者多組 壓力發(fā)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(fā)電組件20,每組壓力發(fā)電組件20分別經軸承30套接至立桿10上，以實現壓力發(fā) 電組件20與立桿10之間的轉動連接，其中，每組壓力發(fā)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(fā)電片支架21，即三個壓力發(fā)電片支架21之間呈120°角對 稱布置。每個壓力發(fā)電片支架21上設有多塊壓力發(fā)電片22 ;多塊壓力發(fā)電片22的固定端 固定至壓力發(fā)電片支架21上、多塊壓力發(fā)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(fā)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(fā)電組件20,可以有效地平衡路燈所在區(qū)域風壓的壓差，由于壓力發(fā)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(fā)電組件20轉動，使得部分或 者全部壓力發(fā)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(qū)域的風壓是均勻時，則由于壓力發(fā)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(tài)，可靠地保證部分或者全部壓力發(fā)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(fā)電片支架21繞立桿的轉動實現風壓壓差的動態(tài)平衡，使得不 管路燈所在區(qū)域的風向如何，都有部分或者全部壓力發(fā)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(fā) 電片支架21上，以滿足壓力發(fā)電組件20繞立桿10轉動時，壓力發(fā)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(fā)電組件20的轉動而發(fā)生纏繞。優(yōu)選地， 為了保持壓力發(fā)電組件20的對稱平衡性，三個對稱分布的壓力發(fā)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(fā)電組件20上對稱分布。
[0049]為了充分說明本發(fā)明供電裝置的壓力發(fā)電組件20繞立桿10的轉動連接結構具有 動態(tài)平衡風壓壓差的作用，下面對本實施例的壓力發(fā)電組件20進行受力狀態(tài)分析，若立桿 10上設置兩組或者多組壓力發(fā)電組件20,則各組壓力發(fā)電組件20的受力狀態(tài)分析的過程 類似，現以一組壓力發(fā)電組件20為例進行說明：
[0050] 參照圖3及圖4,圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例路燈供電裝置中壓力發(fā)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(fā)電片支架22,壓力發(fā)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(fā)電組件20中各壓力發(fā) 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(fā)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(fā)電組件（20); 一組或者多組所述壓力發(fā)電組件（20)可轉動地設置于所述立桿（10)上； 每組所述壓力發(fā)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(fā)電片支架（21),每個所述壓力發(fā)電片支架（21)上設有多塊壓力發(fā)電片（22); 多塊所述壓力發(fā)電片（22)的固定端固定至所述壓力發(fā)電片支架（21)上、多塊所述壓 力發(fā)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(fā)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(fā)電的路燈供電裝置，其特征在于， 所述壓力發(fā)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(fā)電的路燈供電裝置，其特征在于， 設于所述壓力發(fā)電片支架（21)上同一側的多塊所述壓力發(fā)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(fā)電片（22)同步振動。
4. 根據權利要求3所述的基于風壓發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)電組 件（20)相對固定連接，用以將所述壓力發(fā)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(fā)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(fā)電 組件（20)。
9. 根據權利要求1至8任一所述的基于風壓發(fā)電的路燈供電裝置，其特征在于， 所述壓力發(fā)電組件（20)為多組，多組所述壓力發(fā)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(fā)電的路燈供電裝置，其特征在于， 多組所述壓力發(fā)電組件（20)經連接件固接，固接后的多組所述壓力發(fā)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(yōu)先權日:2014年11月5日
【發(fā)明者】李茂軍, 劉黃, 李奇 申請人:長沙理工大學