[0044] 下面结合附图和具体实施对本发明作进一步说明。
[0045] 如图1所示，一种大增速比风力压电发电装置，包括风轮叶片1、输入轴2、增速机构3、输出轴4、圆柱凸轮14、直线运动凸轮13、导轨8、支撑框架和压电发电组件；风轮叶片1固定在输入轴2上，在风力驱动下转动，并将动力经输入轴传入；输入轴2与增速箱外壳9构成转动副；增速箱外壳9固定在外筒5，外筒固定在底板15上；增速机构3置于增速箱外壳9内。
如图2所示，增速机构3包括增速机构内壳301、上支撑架302、内齿轮二303、上行星架307、下行星架311、行星轮组件、中心齿轮309和内齿轮一304；增速机构内壳301与增速箱外壳9固定；输入轴2穿过增速机构内壳301的中心孔；上支撑架302固定在输入轴2上；内齿轮二303固定在上支撑架302上；输出轴4通过滚动轴承支承在增速箱外壳9和底板15上；上行星架
307通过滚动轴承306支承在输出轴4上，下行星架311通过推力轴承312支承在增速箱外壳9上；k个行星轮组件沿内齿轮二303的周向均布，优选k＝3；行星轮组件包括行星轴305、行星齿轮二308和行星齿轮一310；行星轴305两端分别通过滚动轴承306支承在上行星架307和下行星架311上，且行星轴305上固定有行星齿轮二308和行星齿轮一310；中心齿轮309固定在输出轴4上，内齿轮一304与增速箱外壳9固定；所有行星轮组件的行星齿轮二308均与内齿轮二303啮合，所有行星轮组件的行星齿轮一310均同时与内齿轮一304和中心齿轮309啮合。如图1、3和4所示，圆柱凸轮14固定在输出轴4底端，直线运动凸轮13设有n个，n≥2时，n个直线运动凸轮13沿圆柱凸轮14的周向均布；所有直线运动凸轮13的内端面均与圆柱凸轮
14构成凸轮副；每个直线运动凸轮13与一个导轨8构成滑动副；导轨8固定在底板15上。如图
1、5、6、7和8所示，支撑框架固定在底板15上；压电发电组件n个；压电发电组件包括导杆10、压电振子11和滚子12；导杆10顶部与支撑框架构成滑动副，滚子12固定在导杆10的底部；导杆10开设有沿轴向等距排布的多个槽口，每个槽口内嵌有一个压电振子11；压电振子两端均固定有压电振子支撑架1101；压电振子支撑架1101固定在支撑框架上；压电振子11由弹性金属基板1104和压电片1102组成；弹性金属基板1104两侧面位于中间位置处均固定有质量块1103，且弹性金属基板1104的每个侧面上位于质量块1103两侧均固定有一片压电片
1102；每个质量块1103与对应侧的两个压电振子11均接触；n个压电发电组件的滚子12与n个直线运动凸轮13分别构成凸轮副。
[0046] 作为一个优选实施例，支撑框架包括导杆支撑板7和支撑柱6；导杆支撑板7通过n根支撑柱6固定在底板15上；每个压电发电组件的导杆10分别与导杆支撑板7的一个滑槽构成滑动副。
[0047] 作为一个优选实施例，直线运动凸轮13的升程为压电振子11振幅的2倍。
[0048] 增速机构3的总传动比计算如下：
[0049] 增速机构3的总传动比设计遵循以下条件：
[0050] 1)传动比条件：
[0051] 则内齿轮一304的齿数z3满足：z3＝(i1H‑1)z1
[0052] 其中，z1为中心齿轮309的齿数，i1H为中心齿轮309相对下行星架311的传动比，为下行星架311视为不动时中心齿轮309相对内齿轮一304的传动比。
[0053] 2)同心条件：下行星架311的回转轴线与中心齿轮309的中心轴线重合；
[0054] 则中心齿轮309、行星齿轮一310和内齿轮一304满足：
[0055] 得到行星齿轮一310的齿数： 从 得到，中心齿轮309和内齿轮一304的齿数应同为奇数或偶数。
[0056] 3)装配条件：相邻两个行星齿轮一310所夹的中心角为2π/k，设下行星架311转过时中心齿轮309转过的角度为 则根据啮合关系有 得到且由于此时行星齿轮一310转动一圈，所以中心齿轮309转过角 时必须转过
整数个轮齿，设该整数为γ，则 其中，2π/z1为中心齿轮309的一个齿距所对的中心角；从而得到：
[0057]
[0058] 由于γ为整数，得中心齿轮309和内齿轮一304的齿数之和为行星齿轮一310数量k的整数倍。
[0059] 4)邻接条件：由于相邻两个行星齿轮一310的齿顶圆不得相交，则相邻两个行星齿轮一310的中心距大于行星齿轮一310的齿顶圆直径，得：
[0060]
[0061] 则有：
[0062]
[0063] 其中， 为行星齿轮一310的齿顶高系数；
[0064] 5)由于同一个行星轮组件的行星齿轮一310和行星齿轮二308固定在同一根行星轴305上，则存在如下关系：
[0065]
[0066] 其中，m为模数(所有齿轮的模数相等)，z4为内齿轮二303的齿数，z5为行星齿轮二308的齿数。
[0067] 中心齿轮309、行星齿轮一310、内齿轮一304、内齿轮二303和行星齿轮二308的齿数满足上述五个条件情况下，计算内齿轮二303相对下行星架311(与上行星架307运动一致)的传动比：
[0068]
[0069] 其中， 为下行星架311视为不动时内齿轮二303相对内齿轮一304的传动比。
[0070] 则增速机构3的总传动比为：
[0071]
[0072] 本实施例取：k＝3，初选传动比为i14＝164，z1＝17,z3＝57,齿顶高系数为 模数m＝2,根据上述五个条件，可以得出z2＝20,z5＝19.2，若取z5＝19，则z4＝57,i14＝132，若取z5＝20，则z4＝56，i14＝244。
[0073] 该大增速比风力压电发电装置的工作原理如下：
[0074] 本发明的动力来源为风力，风力驱动风轮叶片1转动，风轮叶片1带动输入轴2转动，输入轴2经增速机构带动输出轴4转动，增速机构主要作用是放大传动比；输出轴4再带动圆柱凸轮14，圆柱凸轮14驱动各直线运动凸轮13同步进行水平直线往复移动，从而带动各压电发电组件的滚子12、导杆10和压电振子11上下往复移动，导杆10上下往复运动的距离取决于直线运动凸轮13的升程，而直线运动凸轮13的升程根据压电振子11的振幅大小设计；导杆10上下往复运动的过程中，带动压电振子11周期性振动，通过压电效应产生电能。与以往的激励形式相比，本发明的压电振子和激励件(导杆10)可以看作一个整体，其往复运动不会产生像碰撞和磁力激发自身振动那样发出的噪声；另外，在碰撞和磁力激励的压电装置里，若因为电能需求增加而增加压电振子的布置数量，激励件和磁力件的需求量也将增大，装置将更冗杂。而本发明只需要改变导杆10上设置通孔的数量以及支撑框架上接入压电振子11的接入口，即可完成更多的压电振子布置，满足电能输出需求。
[0075] 增速机构中，输入轴2转动时带动上支撑架302和内齿轮二303转动，内齿轮二303与各行星轮组件的行星齿轮二308啮合传动，带动各行星轮组件的行星轴305和行星齿轮一310转动，使得各行星轮组件的行星齿轮一310在自转的同时绕内齿轮一304的中心轴线公转，并进一步带动中心齿轮309和输出轴4转动。由于在确定压电振子自身材料和几何参数后，其固有频率也确定了，而外界激励频率与压电振子固有频率达到一致时压电振子的电能输出最高。但由于自然风力的不确定性，风速过小时，比如输入转速约为1r/s的情况下，现有风力压电发电装置根本无法达到使压电结构发电的振动频率，激励频率只能达到该装置压电梁自身固有频率的百分之一，不能有效发电。而本发明的增速机构为两套行星轮系的整合，形成大传动比的增速传动，有效提高了激励频率，使压电振子的电能输出最高。
