基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，包括多個摩擦發(fā)電機，以及用于支承多個摩擦發(fā)電機的發(fā)電機載體，其中所述發(fā)電機載體具有承托件，其中多個摩擦發(fā)電機設(shè)置于承托件之上；每個所述摩擦發(fā)電機包括：平行相對設(shè)置的第一基板和第二基板；至少一個支撐件；第一電極層和第二電極層；以及至少一層高分子聚合物絕緣層，所述第一電極層和/或所述第二電極層與一層或多層高分子聚合物絕緣層之間形成有摩擦界面；形成所述摩擦界面的兩層中的至少一層為自由活動層，所述自由活動層的一端為固定端，另一端為自由端。根據(jù)本實用新型的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，能夠提供較大的發(fā)電功率，不受風(fēng)向的影響，且結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
【專利說明】基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置，尤其涉及一種利用風(fēng)力的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其不受風(fēng)向的影響，可持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知的是，風(fēng)力發(fā)電是一種最具規(guī)模開發(fā)潛力的清潔可再生能源利用方式。風(fēng)力發(fā)電機的作用，是把由風(fēng)輪得到的恒定轉(zhuǎn)速，通過升速傳遞給發(fā)電機構(gòu)均勻運轉(zhuǎn)，因而把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。由于風(fēng)力發(fā)電利用的是自然能源，故相對火電、核電等發(fā)電要更加綠色、環(huán)保。我國的風(fēng)力資源極為豐富，絕大多數(shù)地區(qū)的平均風(fēng)速都在每秒3米以上，特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼，平均風(fēng)速更大；有的地方，一年三分之一以上的時間都是大風(fēng)天。在這些地區(qū)，風(fēng)力發(fā)電具有較佳的發(fā)展前景。
[0003]但是，傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機體積龐大，成本高昂，同時在運輸和安裝的過程中，給用戶帶來了極大的不便。采用納米技術(shù)構(gòu)建的能量收集和轉(zhuǎn)換裝置，在自供電納米系統(tǒng)中起關(guān)鍵作用，由于其環(huán)保、節(jié)能、自驅(qū)動性質(zhì)而受到廣泛關(guān)注。隨著王中林教授研究組研發(fā)的壓電納米發(fā)電機首次將機械能轉(zhuǎn)換為電能以來，以壓電和摩擦電為基礎(chǔ)的不同結(jié)構(gòu)和材料的納米發(fā)電機相繼問世。
[0004]雖然，納米摩擦發(fā)電機在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用是一個主要的研究方向，但是目前的技術(shù)中發(fā)電功率較低，且對風(fēng)向的選擇尤為苛刻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，能夠提供較大的發(fā)電功率，不受風(fēng)向的影響，且結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，包括多個摩擦發(fā)電機，以及用于支承多個摩擦發(fā)電機的發(fā)電機載體，其中所述發(fā)電機載體具有承托件，其中多個摩擦發(fā)電機設(shè)置于承托件之上；每個所述摩擦發(fā)電機包括:平行相對設(shè)置的第一基板和第二基板；垂直地設(shè)置在第一基板和第二基板的邊緣之間的至少一個支撐件；位于第一基板和第二基板之間的第一電極層和第二電極層；以及位于第一電極層和第二電極層之間的至少一層高分子聚合物絕緣層，所述第一電極層和/或所述第二電極層與一層或多層高分子聚合物絕緣層之間形成有摩擦界面；和/或，所述多層高分子聚合物絕緣層中的至少兩層之間形成有摩擦界面；形成所述摩擦界面的兩層中的至少一層為自由活動層，所述自由活動層的一端為固定端，另一端為自由端。
[0007]進一步地，第一電極層和第二電極層分別固定在第一基板和第二基板上，高分子聚合物絕緣層的一端固定在支撐件上，高分子聚合物絕緣層的另一端為自由端。
[0008]進一步地，第二電極層固定在第二基板上，高分子聚合物絕緣層的一端和第一電極層的一端共同固定在支撐件上，高分子聚合物絕緣層的另一端和第一電極層的另一端為自由端。[0009]進一步地，至少一層高分子聚合物絕緣層包括第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層；其中第一電極層固定在第一基板上，第二電極層和第二高分子聚合物絕緣層一起固定在第二基板上，第一高分子聚合物絕緣層的一端固定在支撐件上，第一高分子聚合物絕緣層的另一端為自由端。
[0010]進一步地，至少一層高分子聚合物絕緣層包括第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層；其中第一電極層和第一高分子聚合物絕緣層共同固定在第一基板上，第二高分子聚合物絕緣層的一端和第二電極層的一端共同固定在支撐件上，第二高分子聚合物絕緣層的另一端和第二電極層的另一端分別為自由端。
[0011]進一步地，所述至少一個支撐件包括:第一支撐件，該第一支撐件連接所述第一基板的第一端和所述第二基板的第一端；和第二支撐件，該第二支撐件連接所述第一基板的第二端和所述第二基板的第二端，所述第二支撐件的長度小于所述第一支撐件的長度，其中，所述第一電極層緊鄰所述第一基板，所述至少一層高分子聚合物絕緣層的第一端和第二電極層的第一端均固定在所述第一支撐件上，所述至少一層高分子聚合物絕緣層的第二端和第二電極層的第二端為自由端。
[0012]進一步地，所述承托件為圓形的托盤，所述多個摩擦發(fā)電機沿著托盤的圓周法向平均分布，并可在托盤上布置至少一圈，摩擦發(fā)電機的進風(fēng)面與托盤面直徑方向垂直。
[0013]進一步地，所述承托件之上還設(shè)置有導(dǎo)向葉片，所述多個摩擦發(fā)電機在承托件的橫向方向上設(shè)置成至少一行和至少一列，并且在承托件的縱向方向上層疊有至少一層，導(dǎo)向葉片的迎風(fēng)面與摩擦發(fā)電機的迎風(fēng)方向相同。
[0014]進一步地，所述承托件為具有對稱結(jié)構(gòu)的圓形、矩形或梯形的托板。
[0015]進一步地,所述承托件為具有腔體的容納罩,該容納罩的前端還開設(shè)有呈喇叭形的集風(fēng)罩。
[0016]進一步地，所述承托件的下方還設(shè)置有轉(zhuǎn)動裝置，該轉(zhuǎn)動裝置能夠?qū)崿F(xiàn)承托件的轉(zhuǎn)動。
[0017]進一步地，所述導(dǎo)向葉片安裝在容納罩的上平面的尾部，導(dǎo)向葉片的受風(fēng)面積大于集風(fēng)罩展開面積的一半。
[0018]進一步地，所述導(dǎo)向葉片的至少一部分位于托板的后側(cè)。
[0019]進一步地，當(dāng)多個摩擦發(fā)電機層疊時，每兩個摩擦發(fā)電機在垂直方向上共用一塊基板。
[0020]進一步地，位于所述轉(zhuǎn)動裝置所在軸線的前側(cè)位置處的摩擦發(fā)電機的個數(shù)大于位于所述轉(zhuǎn)動裝置所在軸線的后側(cè)位置處的摩擦發(fā)電機，以使得承托件的重心保持穩(wěn)定。
[0021]進一步地，所述容納罩所形成的截面可呈正方形、圓形或梯形。
[0022]進一步地，所述集風(fēng)罩的截面形狀與所述容納罩形成的截面形狀相適配，所述集風(fēng)罩的進風(fēng)端的截面大于所述容納罩的出風(fēng)端的截面。
[0023]進一步地，所述多個摩擦發(fā)電機之間的電極層通過導(dǎo)線串聯(lián)或并聯(lián)在一起，形成發(fā)電系統(tǒng)的輸出端，連接負載或者儲能裝置。
[0024]進一步地，所述發(fā)電機載體還包括:用于固定和配重的底座，放置在地面上；支撐桿，連接在所述底座的上方，其中承托件連接在所述支撐桿的上方。
[0025]進一步地，所述轉(zhuǎn)動裝置包括軸套、以及套設(shè)在軸套內(nèi)部的軸承，其中軸套設(shè)置于在承托件的下表面，所述軸承配合連接到位于支撐桿的頂部的軸承位。
[0026]進一步地，所述導(dǎo)向葉片為具有集中受風(fēng)面積的三角形或翼形。
[0027]進一步地，所述導(dǎo)向葉片的材質(zhì)可采用輕質(zhì)合金、無機非金屬材料和/或帆布與龍骨結(jié)合。
[0028]進一步地，所述托板為亞克力板或鎂鋁合金板。
[0029]進一步地，所述儲能組件包括:整流器，與摩擦發(fā)電機相連；濾波電容，跨接在整流器的輸出端；DC/DC變換器，與濾波電容的輸出端相連；以及儲能元件，與DC/DC變換器的輸出端相連。
[0030]進一步地，所述儲能元件包括鋰離子電池、鎳氫電池、鉛酸電池或超級電容器。
[0031]根據(jù)本實用新型的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，結(jié)構(gòu)簡單，制作難度低，適用范圍廣，可全天候應(yīng)用；對風(fēng)向無要求；對風(fēng)力大小要求不高，微風(fēng)條件下也可應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。其中:
[0033]圖1a為根據(jù)本實用新型的1#摩擦發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖1b為根據(jù)本實用新型的2#摩擦發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2為根據(jù)本實用新型的1#摩擦發(fā)電機的第一種實施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖3a為根據(jù)本實用新型的2#摩擦發(fā)電機的第一種實施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖3b為根據(jù)本實用新型的2#摩擦發(fā)電機的第二種實施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3c為根據(jù)本實用新型的2#摩擦發(fā)電機的第三種實施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖3d為根據(jù)本實用新型的2#摩擦發(fā)電機的第四種實施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖4為根據(jù)本實用新型的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置的第一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖5為根據(jù)本實用新型的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置的第一種實施方式的部分結(jié)構(gòu)示意圖，其中僅示出了發(fā)電機載體；
[0042]圖6為根據(jù)本實用新型的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置的第二種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖7a為根據(jù)本實用新型的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置的第二種實施方式的局部剖視圖；
[0044]圖7b為根據(jù)本實用新型的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置的第二種實施方式的側(cè)視圖；
[0045]圖7c為根據(jù)本實用新型的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置的第二種實施方式的俯視圖；
[0046]圖8為根據(jù)本實用新型的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置的第三種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖9a為根據(jù)本實用新型的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置的第三種實施方式的局部剖視圖；
[0048]圖9b為根據(jù)本實用新型的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置的第三種實施方式的側(cè)視圖；[0049]圖9c為根據(jù)本實用新型的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置的第三種實施方式的俯視圖；
[0050]圖1Oa為多個1#摩擦發(fā)電機層疊在一起的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖1Ob為多個2#摩擦發(fā)電機層疊在一起的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0052]圖11為本實用新型的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置的儲能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0053]下面，通過示例性的實施方式對本實用新型進行具體描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，在沒有進一步敘述的情況下，一個實施方式中的元件、結(jié)構(gòu)和特征也可以有益地結(jié)合到其它實施方式中。
[0054]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其包括多個摩擦發(fā)電機G，以及用于支承多個摩擦發(fā)電機的發(fā)電機載體2，其中所述發(fā)電機載體2具有承托件23，其中多個摩擦發(fā)電機G設(shè)置于承托件23之上。
[0055]更加優(yōu)選地是，所述發(fā)電機載體2還包括:底座21，可放置在地面上、或埋入地面、或固定到建筑物上等，從而起到固定和配重的作用；支撐桿22，連接在所述底座的上方，支撐桿22的長度和直徑由發(fā)電系統(tǒng)工作環(huán)境和摩擦發(fā)電機G的布置數(shù)量來決定，其中支撐桿22可為不銹鋼、亞克力等具有剛性支撐作用的材料制作；承托件23，用于放置多個摩擦發(fā)電機G，其連接在所述支撐桿22的上方。其中，多個摩擦發(fā)電機G以一定排布規(guī)律通過粘接或可拆卸連接(例如螺栓連接)的方式設(shè)置于承托件23上。
[0056]應(yīng)當(dāng)指出的是，每個所述摩擦發(fā)電機G包括:平行相對設(shè)置的第一基板11和第二基板12 ;垂直地設(shè)置在第一基板11和第二基板12的邊緣之間的至少一個支撐件；位于第一基板11和第二基板12之間的第一電極層14和第二電極層15 ;以及位于第一電極層14和第二電極層15之間的至少一層高分子聚合物絕緣層16。
[0057]下面將要描述的三種實施方式中所述的摩擦發(fā)電機G還具有如下兩種實施例:SP1#摩擦發(fā)電機Gl和2#摩擦發(fā)電機G2，具體結(jié)構(gòu)可參見圖1a和圖lb。優(yōu)選地是，本實用新型中涉及的摩擦發(fā)電機為1#摩擦發(fā)電機Gl和2#摩擦發(fā)電機G2中的任意一款的或兩者的組合。
[0058]具體來說，結(jié)合圖1a所示，1#摩擦發(fā)電機Gl包括:依次層疊設(shè)置的、形狀尺寸匹配的第一基板11、第一電極層14、第一高分子聚合物絕緣層161、第二高分子聚合物絕緣層162、第二電極層15和第二基板12 ;第一支撐件131，所述第一支撐件131連接所述第一基板11的第一端和所述第二基板12的第一端；和第二支撐件132，所述第二支撐件132連接所述第一基板11的第二端和所述第二基板12的第二端，所述第二支撐件132的長度小于所述第一垂直支撐件132的長度，其中，所述第一電極層14緊鄰所述第一基板11，所述第一高分子聚合物絕緣層161的第一端、所述第二高分子聚合物絕緣層162的第一端和第二電極層15的第一端均固定在所述第一支撐件131上，所述第一高分子聚合物絕緣層161的第二端、所述第二高分子聚合物絕緣層162的第二端和第二電極層15的第二端為自由端，所述第一電極層14和第二電極層15分別為摩擦發(fā)電機的兩個輸出電極。
[0059]具體來說，結(jié)合圖1b所示，2#摩擦發(fā)電機G2包括:平行相對設(shè)置的第一基板11和第二基板12，垂直設(shè)置在所述第一基板11和第二基板12之間、且位于所述第一基板11和第二基板12邊緣的至少一個支撐件13 ;所述第一基板11和第二基板12之間具有由所述支撐件13形成的至少一個通風(fēng)口 ；位于第一基板11和第二基板12之間的第一電極層14、第二電極層15 ;以及形成在所述第一電極層14和第二電極層15之間的至少一層高分子聚合物絕緣層16 ;其中，所述第一電極層14和/或所述第二電極層15與一層或多層高分子聚合物絕緣層16之間形成有摩擦界面；和/或，所述多層高分子聚合物絕緣層中的至少兩層之間形成有摩擦界面；所述第一電極層14和第二電極層15分別為摩擦發(fā)電機的兩個輸出電極；形成所述摩擦界面的兩層中的至少一層為自由活動層，所述自由活動層的一端為固定端，另一端為自由端。
[0060]如圖2示出了第一種具體實施例的1#摩擦發(fā)電機Gl的截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3a_3d示出了四種具體實施例的2#摩擦發(fā)電機G2的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0061]具體來說，如圖3a所不,第一電極層14和第二電極層15分別固定在第一基板11和第二基板12上，高分子聚合物絕緣層16的一端固定在支撐件上，高分子聚合物絕緣層16的另一端為自由端。
[0062]可選地是，還可將第二電極層15固定在第一基板11或第二基板12上，具體來說，如圖3b所示，第二電極層15固定在第二基板12上，高分子聚合物絕緣層16的一端和第一電極層14的一端共同固定在支撐件上，高分子聚合物絕緣層16的另一端和第一電極層14的另一端為自由端。
[0063]應(yīng)當(dāng)指出，至少一層高分子聚合物絕緣層16還可以包括有第一高分子聚合物絕緣層161和第二高分子聚合物絕緣層162。
[0064]如圖3c所不,第一電極層14固定在第一基板11上，第二電極層15和第二高分子聚合物絕緣層162共同固定在第二基板12上，第一高分子聚合物絕緣層161的一端固定在支撐件上，第一高分子聚合物絕緣層161的另一端為自由端。
[0065]如圖3d所示，第一電極層14和第一高分子聚合物絕緣層161共同固定在第一基板11上，第二高分子聚合物絕緣層162的一端和第二電極層15的一端共同固定在支撐件上，第二高分子聚合物絕緣層162的另一端和第二電極層15的另一端分別為自由端。
[0066]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述兩種類型的1#摩擦發(fā)電機Gl和2#摩擦發(fā)電機G2的結(jié)構(gòu)還可以做相應(yīng)的其他變型，例如所述至少一層高分子聚合物絕緣層還可以包括具有三層或三層以上的高分子聚合物絕緣層。所述摩擦界面以及自由活動層的具體形式也并不唯一，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)具體需求做任意改動。
[0067]結(jié)合圖4-5所示，其示出了根據(jù)本實用新型第一種實施方式的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置。
[0068]優(yōu)選地是，所述承托件23為圓形的托盤23a。托盤23a的面積大小由所需布置的摩擦發(fā)電機Gl，G2的數(shù)量確定。托盤23a可為不銹鋼、亞克力等具有剛性支撐作用的材料制作。
[0069]具體來說，所述多個摩擦發(fā)電機G1，G2為多個，并沿著托盤23a的圓周法向平均分布，摩擦發(fā)電機Gl，G2的進風(fēng)面垂直于托盤面直徑。摩擦發(fā)電機Gl，G2可以在托盤23a上布置一圈至若干圈。結(jié)合圖1Oa-1Ob所不，當(dāng)多個摩擦發(fā)電機Gl和/或G2層疊時,每兩個摩擦發(fā)電機Gl和/或G2之間共用一塊基板。多個摩擦發(fā)電機Gl，G2之間的電極層通過導(dǎo)線串聯(lián)或并聯(lián)在一起，形成發(fā)電系統(tǒng)的輸出端，連接負載或儲能裝置。
[0070]整套發(fā)電系統(tǒng)布置完成后，由于摩擦發(fā)電機Gl，G2沿托盤23a的圓周法向平均分布無論風(fēng)向是哪個方向，可保證有一條直徑方向上的一行摩擦發(fā)電機處于最佳或者較佳的受風(fēng)工作狀態(tài)，其他方向的摩擦發(fā)電機以此直徑方向為中心線向兩邊工作狀態(tài)遞減，避免了整套系統(tǒng)當(dāng)風(fēng)向不合適時停止工作。摩擦發(fā)電機布置的密度決定發(fā)電效率。
[0071]結(jié)合圖6所示，其示出了根據(jù)本實用新型第二種實施方式的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置。
[0072]優(yōu)選地是，結(jié)合圖7a_7c所示，所述承托件23為具有對稱結(jié)構(gòu)的托板23b。具體來說，所述托板23b呈矩形、圓形或梯形，其材料可以為亞克力板、鎂鋁合金板等具備機械強度且輕質(zhì)的材料。所述多個摩擦發(fā)電機Gl，G2在托板23b的橫向方向上設(shè)置成至少一行和至少一列，并且在托板23b的縱向方向上層疊有至少一層。結(jié)合圖1Oa-1Ob所示，當(dāng)多個摩擦發(fā)電機Gl和/或G2層疊時，每兩個摩擦發(fā)電機Gl和/或G2之間共用一塊基板。
[0073]值得指出地是，所述托板23b的下方還設(shè)置有轉(zhuǎn)動裝置4b，該轉(zhuǎn)動裝置4b與支撐桿22的頂部相互配合，以實現(xiàn)托板23b圍繞支撐桿22的轉(zhuǎn)動。所述轉(zhuǎn)動裝置4b包括軸套、以及套設(shè)在軸套內(nèi)部的軸承，其中軸套通過焊接、粘接、可拆卸連接的方式(例如螺栓連接等)固定在托板23b的下表面，所述軸承配合連接到位于支撐桿22的頂部的軸承位。所述托板23b、支撐桿22和基座21可整體米用金屬、合金等制作，也可米用金屬、合金與非金屬材料結(jié)合制作。
[0074]與此同時，所述托板23b之上還通過粘接、焊接、可拆卸連接的方式設(shè)置有導(dǎo)向葉片3b，其中導(dǎo)向葉片3b的順風(fēng)方向與摩擦發(fā)電機Gl，G2的迎風(fēng)方向相同。所述導(dǎo)向葉片3b為具有集中受風(fēng)面積形狀，例如呈三角形或翼形。所述導(dǎo)向葉片3b的材質(zhì)可采用輕質(zhì)合金、無機非金屬材料和/或帆布與龍骨結(jié)合。
[0075]所述導(dǎo)向葉片3b整體需安裝在轉(zhuǎn)動裝置4b所在軸線的后側(cè)或大部分位于轉(zhuǎn)動裝置4b所在軸線的后側(cè)。也即，所述導(dǎo)向葉片3b的至少一部分位于轉(zhuǎn)動裝置所在軸線的后側(cè)。
[0076]為了使得托板23b的重心保持穩(wěn)定，位于所述轉(zhuǎn)動裝置4b所在軸線的前側(cè)位置處的摩擦發(fā)電機Gl，G2的個數(shù)大于位于所述轉(zhuǎn)動裝置4b所在軸線的后側(cè)位置處的摩擦發(fā)電機Gl，G2。多個摩擦發(fā)電機Gl，G2之間的電極層通過導(dǎo)線串聯(lián)或并聯(lián)在一起，形成發(fā)電系統(tǒng)的輸出端，連接負載或儲能裝置。
[0077]整套發(fā)電系統(tǒng)布置完成后，無論風(fēng)向是哪個方向，在導(dǎo)向葉片3b與轉(zhuǎn)動裝置4b的共同作用下，當(dāng)導(dǎo)向葉片3b的兩個受風(fēng)面受力相同時，整體停止轉(zhuǎn)動，此時摩擦發(fā)電機G1，G2處于最佳受風(fēng)方向，保證所有摩擦發(fā)電機Gl，G2都處在工作狀態(tài)。
[0078]結(jié)合圖8所示，其示出了根據(jù)本實用新型第三種實施方式的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置。
[0079]優(yōu)選地是，如圖9a_9c，所述承托件23為具有腔體的容納罩23c，所述容納罩23c的前端還開設(shè)有呈喇叭形的集風(fēng)罩5，所述容納罩23c形成的截面可呈正方形、圓形或梯形，材料可為鋁等輕質(zhì)金屬、鋁合金等輕質(zhì)合金、亞克力等無機非金屬材料。所述集風(fēng)罩5的截面形狀與容納罩23c形成的截面形狀相適配，所述集風(fēng)罩5的進風(fēng)端51的截面大于容納罩的出風(fēng)端52的截面。[0080]所述導(dǎo)向葉片3c可制作成三角形、翼型等具有集中受風(fēng)面積的圖形，其材質(zhì)可為鋁的輕質(zhì)金屬，鋁合金等輕質(zhì)合金、亞克力等無機非金屬材料，帆布與龍骨結(jié)合等。導(dǎo)向葉片3c可通過粘接、焊接、鉚接螺栓連接等機械連接固定于容納罩23c。較佳地是，所述導(dǎo)向葉片3c安裝在容納罩23c上平面的尾部。即，導(dǎo)向葉片3c需設(shè)置在整體結(jié)構(gòu)的重心后側(cè)，并且其受風(fēng)面積需大于集風(fēng)罩5的展開面積的一半。
[0081]與第二種實施方式相同的是，容納罩23c的下方也設(shè)置有轉(zhuǎn)動裝置4c，該轉(zhuǎn)動裝置4c與支撐桿22的頂部相互配合，以實現(xiàn)容納罩23c圍繞支撐桿22的轉(zhuǎn)動。所述轉(zhuǎn)動裝置4c包括軸套、以及套設(shè)在軸套內(nèi)部的軸承，其中軸套通過焊接、粘接、可拆卸連接的方式(例如螺栓連接等)固定在容納罩23c的下表面，所述軸承配合連接到位于支撐桿22的頂部的軸承位。所述容納罩23c、支撐桿22和基座21可整體采用金屬、合金等制作，也可采用金屬、合金與非金屬材料結(jié)合制作。
[0082]所述多個摩擦發(fā)電機Gl，G2在容納罩23c的腔體內(nèi)部的橫向方向上設(shè)置成至少一行和至少一列，并且在容納罩23c的腔體內(nèi)部的縱向方向上層疊有至少一層。參閱圖1Oa-1Ob,當(dāng)多個摩擦發(fā)電機Gl和/或G2層疊時，每兩個摩擦發(fā)電機Gl和/或G2之間共用一塊基板，該基板與容納罩23c的內(nèi)腔的壁板可通過粘接或可拆卸連接的方式固定在一起。
[0083]所述多個摩擦發(fā)電機Gl，G2之間的電極層通過導(dǎo)線串聯(lián)或并聯(lián)在一起，形成發(fā)電系統(tǒng)的輸出端，連接負載或者儲能裝置。結(jié)合圖11所示，應(yīng)當(dāng)指出，該儲能裝置包括:整流器121，與摩擦發(fā)電機相連；濾波電容122，跨接在整流器121的輸出端；DC/DC變換器123，與濾波電容121的輸出端相連；以及儲能元件124，與DC/DC變換器123的輸出端相連。所述儲能元件包括鋰離子電池、鎳氫電池、鉛酸電池或超級電容器。
[0084]整套發(fā)電系統(tǒng)布置完成后，無論風(fēng)向是哪個方向，在導(dǎo)向葉片3c與轉(zhuǎn)動裝置4c的共同作用下，當(dāng)導(dǎo)向葉片3c的兩個受風(fēng)面受力相同時，整體停止轉(zhuǎn)動，此時摩擦發(fā)電機G1，G2處于最佳受風(fēng)方向，且通過集風(fēng)罩5的集風(fēng)作用與容納罩23c的束風(fēng)作用使摩擦發(fā)電機G1，G2所接收的風(fēng)力得到顯著增強，可以保證所有摩擦發(fā)電機G1，G2都處在最佳工作狀態(tài)。
[0085]綜上所述，根據(jù)本實用新型的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)簡單，制作難度低，適用范圍廣，可全天候應(yīng)用；對風(fēng)向無要求；對風(fēng)力大小要求不高，微風(fēng)條件下也可應(yīng)用。
[0086]可以理解，本實用新型是通過一些實施例進行描述的，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉的，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，可以對這些特征和實施例進行各種改變或等效替換。另外，在本實用新型的教導(dǎo)下，可以對這些特征和實施例進行修改以適應(yīng)具體的情況及材料而不會脫離本實用新型的精神和范圍。因此，本實用新型不受此處所公開的具體實施例的限制，所有落入本申請的權(quán)利要求范圍內(nèi)的實施例都屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，包括多個摩擦發(fā)電機(Gl，G2)，以及用于支承多個摩擦發(fā)電機的發(fā)電機載體(2)，其中所述發(fā)電機載體(2)具有承托件(23)，其中多個摩擦發(fā)電機(Gl，G2)設(shè)置于承托件(23)之上； 每個所述摩擦發(fā)電機(Gl，G2)包括:平行相對設(shè)置的第一基板(11)和第二基板(12)；垂直地設(shè)置在第一基板(11)和第二基板(12)的邊緣之間的至少一個支撐件；位于第一基板(11)和第二基板(12)之間的第一電極層(14)和第二電極層(15);以及位于第一電極層(14)和第二電極層(15)之間的至少一層高分子聚合物絕緣層(16)，所述第一電極層(14)和/或所述第二電極層(15)與一層或多層高分子聚合物絕緣層(16)之間形成有摩擦界面；和/或，所述多層高分子聚合物絕緣層(16)中的至少兩層之間形成有摩擦界面；形成所述摩擦界面的兩層中的至少一層為自由活動層，所述自由活動層的一端為固定端，另一端為自由端。
2.如權(quán)利要求1所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，第一電極層(14)和第二電極層(15)分別固定在第一基板(11)和第二基板(12)上，高分子聚合物絕緣層(16)的一端固定在支撐件上，高分子聚合物絕緣層(16)的另一端為自由端。
3.如權(quán)利要求1所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，第二電極層(15)固定在第二基板(12)上，高分子聚合物絕緣層(16)的一端和第一電極層(14)的一端共同固定在支撐件上，高分子聚合物絕緣層(16)的另一端和第一電極層(14)的另一端為自由端。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，至少一層高分子聚合物絕緣層(16)包括第一高分子聚合物絕緣層(161)和第二高分子聚合物絕緣層(162);其中第一電極層(14)固定在第一基板(11)上，第二電極層(15)和第二高分子聚合物絕緣層(162) 一起固定在第二基板(12)上，第一高分子聚合物絕緣層(161)的一端固定在支撐件上，第一高分子聚合物絕緣層(161)的另一端為自由端。
5.如權(quán)利要求1所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，至少一層高分子聚合物絕緣層(16)包括第一高分子聚合物絕緣層(161)和第二高分子聚合物絕緣層(162);其中第一電極層(14)和第一高分子聚合物絕緣層(161)共同固定在第一基板(11)上，第二高分子聚合物絕緣層(162)的一端和第二電極層(15)的一端共同固定在支撐件上，第二高分子聚合物絕緣層(162)的另一端和第二電極層(15)的另一端分別為自由端。
6.如權(quán)利要求1所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述至少一個支撐件包括: 第一支撐件(131)，該第一支撐件(131)連接所述第一基板的第一端和所述第二基板的第一端；和 第二支撐件(132)，該第二支撐件(132)連接所述第一基板(11)的第二端和所述第二基板(12)的第二端，所述第二支撐件(132)的長度小于所述第一支撐件(131)的長度， 其中，所述第一電極層(14)固定在所述第一基板(11)上，所述至少一層高分子聚合物絕緣層(16)的第一端和第二電極層(15)的第一端均固定在所述第一支撐件(131)上，所述至少一層高分子聚合物絕緣層(16)的第二端和第二電極層(15)的第二端為自由端。
7.如權(quán)利要求1所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述承托件(23)為圓形的托盤(23a)，所述多個摩擦發(fā)電機(Gl，G2)沿著托盤(23a)的圓周法向平均分布，并可在托盤(23a)上布置至少一圈，摩擦發(fā)電機(G1，G2)的進風(fēng)面與托盤面直徑方向垂直。
8.如權(quán)利要求1所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述承托件(23 )之上還設(shè)置有導(dǎo)向葉片(3b，3c )，所述多個摩擦發(fā)電機(Gl，G2 )在承托件(23 )的橫向方向上設(shè)置成至少一行和至少一列，并且在承托件(23)的縱向方向上層疊有至少一層，導(dǎo)向葉片(3b，3c)的迎風(fēng)面與摩擦發(fā)電機(Gl，G2)的迎風(fēng)方向相同。
9.如權(quán)利要求8所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述承托件(23)為具有對稱結(jié)構(gòu)的圓形、矩形或梯形的托板(23b)。
10.如權(quán)利要求8所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述承托件(23)為具有腔體的容納罩(23c)，該容納罩(23c)的前端還開設(shè)有呈喇叭形的集風(fēng)罩(5)。
11.如權(quán)利要求9或10所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述承托件(23)的下方還設(shè)置有轉(zhuǎn)動裝置(4b，4c)，該轉(zhuǎn)動裝置(4b，4c)能夠?qū)崿F(xiàn)承托件的轉(zhuǎn)動。
12.如權(quán)利要求10所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向葉片(3c)安裝在容納罩(23c)的上平面的尾部，導(dǎo)向葉片(3c)的受風(fēng)面積大于集風(fēng)罩(5)展開面積的一半。
13.如權(quán)利要求9所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向葉片(3b)的至少一部分位于托板(23b)的后側(cè)。
14.如權(quán)利要求8所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，當(dāng)多個摩擦發(fā)電機(Gl，G2)層疊時，每兩個摩擦發(fā)電機(Gl，G2)在垂直方向上共用一炔基板。
15.如權(quán)利要求11所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，位于所述轉(zhuǎn)動裝置(4b，4c)所在軸線的前側(cè)位置處的摩擦發(fā)電機(G1，G2)的個數(shù)大于位于所述轉(zhuǎn)動裝置(4b，4c)所在軸線的后側(cè)位置處的摩擦發(fā)電機(Gl，G2)，以使得承托件(23)的重心保持穩(wěn)定。
16.如權(quán)利要求10所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述容納罩(23c)所形成的截面可呈正方形、圓形或梯形。
17.如權(quán)利要求16所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述集風(fēng)罩(5 )的截面形狀與所述容納罩(23c )形成的截面形狀相適配，所述集風(fēng)罩(5 )的進風(fēng)端(51)的截面大于所述容納罩的出風(fēng)端(52)的截面。
18.如權(quán)利要求8所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述多個摩擦發(fā)電機(G1，G2)之間的電極層通過導(dǎo)線串聯(lián)或并聯(lián)在一起，形成發(fā)電系統(tǒng)的輸出端，連接負載或者儲能裝置。
19.如權(quán)利要求11所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述發(fā)電機載體(2)還包括: 用于固定和配重的底座(21)，放置在地面上； 支撐桿(22)，連接在所述底座的上方，其中承托件(23)連接在所述支撐桿(22)的上方。
20.如權(quán)利要求19所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動裝置(4 b，4 c )包括軸套、以及套設(shè)在軸套內(nèi)部的軸承，其中軸套設(shè)置于在承托件(2 3 b，23c)的下表面，所述軸承配合連接到位于支撐桿(22)的頂部的軸承位。
21.如權(quán)利要求8所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向葉片(3b，3c)為具有集中受風(fēng)面積的三角形或翼形。
22.如權(quán)利要求21所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向葉片(3b, 3c)的材質(zhì)可采用輕質(zhì)合金、無機非金屬材料和/或帆布與龍骨結(jié)合。
23.如權(quán)利要求9所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述托板(23b)為亞克力板或鎂鋁合金板。
24.如權(quán)利要求18所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述儲能裝置包括: 整流器(121 )，與摩擦發(fā)電機相連； 濾波電容(122)，跨接在整流器(121)的輸出端； DC/DC變換器(123)，與濾波電容(121)的輸出端相連；以及 儲能元件(124)，與DC/DC變換器(123)的輸出端相連。
25.如權(quán)利要求24所述的基于高頻摩擦發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述儲能元件包括鋰離子電池、鎳氫電 池、鉛酸電池或超級電容器。
【文檔編號】F03D9/02GK203537267SQ201320515431
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】徐傳毅, 王珊, 孫利佳, 劉紅閣 申請人:納米新能源（唐山）有限責(zé)任公司