混合式风力发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种混合式风力发电装置，该风力发电装置包括：风能接收组件，能够在风力的作用下旋转；曲柄连杆组件，曲柄连杆组件能够随风能接收组件一起旋转，并驱动滑动磁铁组件进行往复运动；滑动磁铁组件，能够在曲柄连杆组件的驱动下往复穿过电磁发电组件，并同时对摩擦发电组件施加压力；电磁发电组件，在滑动磁铁组件往复穿过电磁发电组件时，能够通过电磁感应原理产生电能；摩擦发电组件，在滑动磁铁组件的压力作用下，能够通过摩擦发电产生电能。本发明专利技术的混合式风力发电装置在摩擦发电组件周围设置感应线圈，从而利用电磁感应提高系统的输出电流，显著的提升了设备的发电效率。

【技术实现步骤摘要】
混合式风力发电装置
本专利技术涉及一种风力发电装置，尤其涉及一种利用收集的风能进行摩擦发电和电磁感应发电的风力发电装置。
技术介绍
随着科技的进步以及工业的迅猛发展，人类对能源的需求越来越多，在可利用的能源日趋减少的情形下，人类不得不寻找新能源。风能作为自然界存在的巨大能量和清洁的可再生能源，由于其不需使用燃料，也不会产生辐射或空气污染的优点，得到了人们的高度关注和广泛应用。风力发电的原理是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。其中包括将风的动能转化为机械能，再把机械能转化为电能两个过程。将机械能转化为电能的方式大致有三种：静电、压电和电磁。传统的风能发电系统通常采用电磁感应的方式，这种风能发电系统体积庞大，成本高昂，同时在运输和安装的过程中，给用户带来了极大的不便；而压电式风能发电系统由于常规压电材料复杂的化学成分及晶体结构，难以实现大功率与小尺寸的结合。由此可见，传统的风力发电方式，无论其采用电磁感应的方式还是采用压电方式都具有无法弥补的缺陷。相比之下，通过第一种方式，即静电的方式，从环境中回收机械能，完成对风能的收集则会更加有利。该方式可由摩擦发电机来实现。摩擦发电机中包含由薄膜材料构成的摩擦界面，当摩擦界面受到外力挤压时则会相互接触并摩擦，由此产生电能，从而实现了将机械能转变成电能的过程。从发电技术指标上看，最初，这种摩擦发电机产生的电压只能达到5V，通过研究和设计改进，现在，该发电机产生的电压可高达1000V，输出功率可达128mW/cm3。由此可见，在风力发电中采用摩擦发电机通过静电方式将机械能转化为电能是一种可行的方案。但现有的通过摩擦发电机实现发电功能的风力发电机普遍存在发电模式单一、输出电压高但输出电流低、事故应变能力差、摩擦发电机使用寿命短等问题，严重制约了通过摩擦发电机实现发电的风力发电机的推广和普及。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种兼具摩擦发电组件和电磁发电组件的混合式风力发电装置，以有效增长摩擦发电组件的使用寿命和提高风力发电装置的发电效率。为实现上述目的，本专利技术的混合式风力发电装置的具体技术方案为：一种混合式风力发电装置，包括：风能接收组件，活动设置在底座上，能够在风力的作用下旋转；曲柄连杆组件，一端与风能接收组件相连，另一端与滑动磁铁组件相连，曲柄连杆组件能够随风能接收组件一起旋转，并驱动滑动磁铁组件进行往复运动；滑动磁铁组件，与曲柄连杆组件相连，能够在曲柄连杆组件的驱动下往复穿过电磁发电组件，并同时对摩擦发电组件施加压力；电磁发电组件，设置在滑动磁铁组件的前端，在滑动磁铁组件往复穿过电磁发电组件时，能够通过电磁感应原理产生电能；摩擦发电组件，设置在电磁发电组件的前端，在滑动磁铁组件的压力作用下，能够通过摩擦发电产生电能。与现有风力发电装置相比，本专利技术的混合式风力发电装置具有以下优点：本专利技术的混合式风力发电装置利用磁性同极相斥的原理代替接触按压方式，从而有效降低了按压接触时的能量损失以及对摩擦发电组件的损耗，提高了摩擦发电组件的使用寿命。同时，在摩擦发电组件周围设置感应线圈，从而利用电磁感应提高系统的输出电流，显著的提升了设备的发电效率。此外，本专利技术的混合式风力发电装置结构简单，体积小，易于实现高密度集成，因此可以在大大减小风力发电机尺寸的同时，又具有较高的能量效率和密度，具有广泛的前景。附图说明图1为本专利技术的混合式风力发电装置的结构示意图；图2为图1中的滑动磁铁组件的结构示意图；图3为图1中的电磁发电组件的结构示意图；图4a和图4b为图1中的摩擦发电机的第一种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图；图5a和图5b为图1中的摩擦发电机的第二种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图；图6a和图6b为图1中的摩擦发电机的第三种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图；图7a和图7b为图1中的摩擦发电机的第四种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图；图8为本专利技术的混合式风力发电装置中的储能组件的结构示意图。具体实施方式为了更好的了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术的一种混合式风力发电装置做进一步详细的描述。本专利技术的混合式风力发电装置包括风能接收组件、曲柄连杆组件、滑动磁铁组件、电磁发电组件和摩擦发电组件。其中，风能接收组件用于收集自然界中的风能，并将风能转换为机械能；曲柄连杆组件的一端与风能接收组件相连，另一端与滑动磁铁组件相连，用于将风能接收组件产生的机械能传递给滑动磁铁组件，以驱动滑动磁铁组件运动；滑动磁铁组件往复穿过电磁发电组件，并对摩擦发电组件施加压力，以使电磁发电组件和摩擦发电组件产生电能，实现机械能向电能的转换。下面结合附图对本专利技术的混合式风力发电装置中的各组件的结构进行具体描述：如图1所示，本专利技术的混合式风力发电装置包括底座11和纵向设置在底座11上的转轴2，转轴2的顶部设置有风翼1，风翼1和转轴2组成了本专利技术中的风能接收组件，当风力作用于风翼1上时，风翼1和转轴2能够一起旋转，从而将风能转换为机械能。应注意的是，为保证风翼1和转轴2的正常转动，本实施例的底座11上设置有固定架3，转轴2纵向穿过固定架3设置，由此，固定架3可对风翼1和转轴2进行支撑和定位，保证了设备运行的稳定性和安全性。进一步，本专利技术中的风翼1主要用于收集自然界中的风能，可以是风杯和/或风叶等部件。如图1所示，本专利技术中主要以风杯为例进行描述，但本领域技术人员能够理解的是，本专利技术中的风翼1并不限于风杯这一种形式，任何能够在受到风力作用时驱动转轴2旋转的部件都可以作为风翼1。而且，风杯或风叶的形状应尽量设计为适合受气流影响而旋转的形状，例如，可以参照风轮的风叶、飞机的螺旋桨等形状进行设计，可选地，风杯可以为由半圆形空杯构成。另外，风翼1中的风杯的数量可以为多个，且每相邻的两个风杯之间的夹角相等。例如，图1中所示，风翼1中的风杯数量为四个，每相邻的两个风杯之间的夹角为90度。进一步，参见图1，本专利技术的转轴2上设置有曲柄4，曲柄4的一端与转轴2相连，另一端与连杆5相铰接，连杆5的另一端则与滑动磁铁组件相连，由此，曲柄4和连杆5组成了本专利技术中的曲柄连杆组件。本专利技术的曲柄连杆组件中的曲柄4在转轴2的带动下做圆周运动，并通过连杆驱动滑动磁铁组件进行往复运动，以将风能接收组件中产生的机械能传递给滑动磁铁组件。进一步，参见图1和图2，本专利技术中的滑动磁铁组件包括滑轨6和滑动设置在滑轨6上的滑动磁铁7，曲柄连杆组件中的连杆5与滑动磁铁7相连，滑动磁铁7可在滑轨6上进行往复移动。具体参见图2，本实施例中的滑动磁铁7包括滑块71、非磁性的间隔块72和动磁铁73，其中，动磁铁73为柱状结构，设置在滑块71的前端，且动磁铁73与滑块71之间设置有间隔块72，间隔块72优选为非磁性部件，其作用是在动磁铁73穿过电磁发电组件时辅助增加磁通量的变化，以使电磁发电组件达到更强的发电效果，而滑块71则滑动设置在滑轨6上，并与连杆5相连，由此，连杆5驱动滑块71与设置在滑块71上的动磁铁73一起在滑轨6上进行往复移动。进一步，本专利技术中的滑动磁铁组件的前端设置有电磁发电组件，如图3所示，本实施例中的电磁发电组件包括套筒支撑架8和感应线圈81，套筒支撑架8为中空筒状结构，内部形成有贯穿套本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合式风力发电装置，其特征在于，包括：风能接收组件，活动设置在底座上，能够在风力的作用下旋转；曲柄连杆组件，一端与风能接收组件相连，另一端与滑动磁铁组件相连，曲柄连杆组件能够随风能接收组件一起旋转，并驱动滑动磁铁组件进行往复运动；滑动磁铁组件，与曲柄连杆组件相连，能够在曲柄连杆组件的驱动下往复穿过电磁发电组件，并同时对摩擦发电组件施加压力；电磁发电组件，设置在滑动磁铁组件的前端，在滑动磁铁组件往复穿过电磁发电组件时，能够通过电磁感应原理产生电能；摩擦发电组件，设置在电磁发电组件的前端，在滑动磁铁组件的压力作用下，能够通过摩擦发电产生电能。

【技术特征摘要】
1.一种混合式风力发电装置，其特征在于，包括：风能接收组件，活动设置在底座上，能够在风力的作用下旋转；曲柄连杆组件，一端与风能接收组件相连，另一端与滑动磁铁组件相连，曲柄连杆组件能够随风能接收组件一起旋转，并驱动滑动磁铁组件进行往复运动；滑动磁铁组件，与曲柄连杆组件相连，能够在曲柄连杆组件的驱动下往复穿过电磁发电组件，并同时对摩擦发电组件施加压力；电磁发电组件，设置在滑动磁铁组件的前端，在滑动磁铁组件往复穿过电磁发电组件时，能够通过电磁感应原理产生电能，电磁发电组件设置在滑动磁铁组件的前端，包括套筒支撑架(8)和感应线圈(81)，套筒支撑架(8)内部形成有贯穿通孔(82)，感应线圈(81)缠绕在套筒支撑架(8)的外壁上，滑动磁铁组件中的滑动磁铁(7)能够往复穿过套筒支撑架(8)内部的通孔(82)，以在感应线圈(81)内产生电能；摩擦发电组件，设置在电磁发电组件的前端，在滑动磁铁组件的压力作用下，能够通过摩擦发电产生电能，摩擦发电组件设置在电磁发电组件的前端，包括推压磁铁(9)和摩擦发电机(10)，推压磁铁(9)设置在摩擦发电机(10)上，并与套筒支撑架(8)内部的通孔(82)相对，滑动磁铁组件中的滑动磁铁(7)与推压磁铁(9)为同极性相对，以对推压磁铁(9)施加挤压摩擦发电机(10)的排斥力，使摩擦发电机(10)通过挤压产生电能。2.根据权利要求1所述的混合式风力发电装置，其特征在于，滑动磁铁组件包括滑轨(6)和滑动磁铁(7)，滑动磁铁(7)滑动设置在滑轨(6)上，并与曲柄连杆组件相连，在曲柄连杆组件的驱动下，滑动磁铁(7)能够在滑轨(6)上进行往复运动；滑动磁铁(7)包括滑块(71)、间隔块(72)和动磁铁(73)，动磁铁(73)设置在滑块(71)的前端，非磁性的间隔块(72)设置在动磁铁(73)与滑块(71)之间，滑块(71)滑动设置在滑轨(6)上，并与曲柄连杆组件相连。3.根据权利要求1所述的混合式风力发电装置，其特征在于，风能接收组件包括风翼(1)和转轴(2)，风翼(1)设置在转轴(2)的顶部，风力作用于风翼(1)上时，风翼(1)和转轴(2)能够一起旋转。4.根据权利要求3所述的混合式风力发电装置，其特征在于，底座上设置有支撑风翼(1)和转轴(2)的固定架(3)，转轴(2)纵向穿过固定架(3)。5.根据权利要求3所述的混合式风力发电装置，其特征在于，曲柄连杆组件包括曲柄(4)和连杆(5)，曲柄(4)的一端与风能接收组件中的转轴(2)相连，另一端与连杆(5)相铰接，连杆(5)的另一端与滑动磁铁组件相连，曲柄(4)能够随转轴(2)一起旋转，并通过连杆(5)驱动滑动磁铁组件进行往复运动。6.根据权利要求1所述的混合式风力发电装置，其特征在于，摩擦发电机(10)包括：依次层叠设置的第一电极(101)，第一高分子聚合物绝缘层(102)，以及第二电极(103)；第一电极(101)设置在第一高分子聚合物绝缘层(102)的第一侧表面上，第一高分子聚合物绝缘层(102)的第二侧表面朝向第二电极(103)设置；第一电极(101)和第二电极(103)为摩擦发电机(10)的输出端。7.根据权利要求6所述的混合式风力发电装置，其特征在于，第一高分子聚合物绝缘层(102)朝向第二电极(103)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王竹，刁海丰，孙利佳，赵豪，
申请(专利权)人：纳米新能源唐山有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北;13