一种多元互补发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多元互补发电系统，包括发电装置和支撑杆，其中，发电装置包括：垂直轴风车（3），中心位置处设有竖直长轴（1），在风力作用下能够围绕竖直长轴（1）转动；至少一个磁感应发电装置（4），在垂直轴风车（3）的带动下能够产生电能；至少一个摩擦发电装置（2），在风力作用下能够产生电能。本发明专利技术的多元互补发电系统弥补了垂直轴风力发电机能量利用率不高的问题；基于摩擦发电机本身的微风发电性质，当风力不足以支撑磁感应发电机工作时，摩擦发电机还可以继续工作，保证电能存储的可持续性。

【技术实现步骤摘要】
一种多元互补发电系统
本专利技术涉及一种摩擦发电机与垂直轴风力发电机组合的发电系统，属于发电领域。
技术介绍
在日常生活中，人们利用风力发电或太阳能发电为较常见的方法。其中，传统的风力发电主要是利用垂直轴风力发电机，其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。现有技术中垂直轴风力发电机中的垂直轴风车大约可以做到在一米每秒的风速下启动并带动发电机发电，但在此种微风情况下发电机的发电效率低；随着风速的增大，垂直轴风车的旋转速度提升，相应的发电机的发电量也随之增加，但此时高速旋转的风车叶片之间形成的涡流风没有得到有效利用，造成能量的损耗。而太阳能发电则是将太阳能直接转换成电能，此方法能量转化率高，但应用时间范围小，晚上或阴雨天气不能使用。
技术实现思路
本专利技术提供一种多元互补发电系统，使发电机能够在微风条件下得到理想的发电状态，且在较大风的情况下能够更充分的利用风能发电，解决
技术介绍
中存在的问题。为实现上述目的，本专利技术的一种多元互补发电系统的具体技术方案为：一种多元互补发电系统，包括发电装置和支撑杆，其中，发电装置包括：垂直轴风车，由支撑杆支撑，垂直轴风车的中心位置处设有竖直长轴，在风力作用下垂直轴风车能够围绕竖直长轴转动；至少一个磁感应发电装置，磁感应发电装置的定子设置在竖直长轴上，转子与垂直轴风车相连，在垂直轴风车的带动下磁感应发电装置能够产生电能；至少一个摩擦发电装置，设置在竖直长轴上，位于垂直轴风车的内侧，在风力作用下能够产生电能。在本专利技术的多元互补发电系统中，摩擦发电机作为利用风力发电的发电装置的核心部件能够将风能转化为电能，实现对磁感应发电装置及太阳能板发电的有效补充。另外，因其特殊的结构设置，弥补了垂直轴风力发电机能量利用率不高的问题；基于摩擦发电机本身的微风发电性质，当风力不足以支撑磁感应发电装置工作时，摩擦发电机还可以继续工作，保证电能存储的可持续性。附图说明图1为本专利技术的多元互补发电系统的第一实施例的立体结构示意图；图2为图1中的摩擦发电机组的立体结构示意图；图3为图1中的磁感应发电装置的截面图；图4为本专利技术的多元互补发电系统的第二实施例的立体结构示意图；图5为本专利技术的多元互补发电系统的第三实施例的立体结构示意图；图6为图5中的竖直长轴的截面图；图7为图5中的摩擦发电装置的立体结构示意图；图8为图5中的离心力止停装置的立体结构示意图；图9为本专利技术的多元互补发电系统的第四实施例的立体结构示意图；图10为本专利技术中的摩擦发电机组的第一实施例的立体结构示意图；图11为图10中的摩擦发电机组的截面图；图12为本专利技术中的摩擦发电机组的第二实施例的截面图；图13为本专利技术中的摩擦发电机组的第三实施例的立体结构示意图；图14为图13中的摩擦发电机组的截面图；图15为本专利技术中的摩擦发电机组的第四实施例的截面图；图16为本专利技术中的摩擦发电机组的第五实施例的截面图；图17为本专利技术中的摩擦发电机组的第六实施例的立体结构示意图；图18为图17中的摩擦发电机组的截面图；图19为本专利技术中的摩擦发电机组的第七实施例的截面图。具体实施方式为充分了解本专利技术之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本专利技术做详细说明，但本专利技术并不仅仅限于此。针对现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种多元互补发电系统，包括发电装置和支撑杆。其中，发电装置包括：垂直轴风车、至少一个摩擦发电装置和至少一个磁感应发电装置。垂直轴风车由支撑杆支撑，垂直轴风车的中心位置处设有竖直长轴，在风力作用下垂直轴风车能够围绕竖直长轴转动；磁感应发电装置的定子设置在竖直长轴上，转子与垂直轴风车相连，在垂直轴风车的带动下磁感应发电装置能够产生电能；摩擦发电装置设置在竖直长轴上，位于垂直轴风车的内侧，在风力作用下能够产生电能。此外，本专利技术的多元互补发电系统还可包括储能装置和用电装置，储能装置的输入端与发电装置的输出端相连，用电装置与储能装置的输出端相连。其中，本专利技术中的储能装置可设置在竖直长轴的下部或设置在支撑杆上，与摩擦发电装置和磁感应发电装置的输出端相连，用于对摩擦发电装置和磁感应发电装置输出的电能进行存储。本专利技术中的用电装置也可设置在支撑杆上，连接储能装置的输出端，可为路灯、景观灯、庭院灯等。本专利技术的多元互补发电系统的工作原理是：在微风无法驱动垂直轴风车转动时，基于摩擦发电装置的微风发电特性，其可利用微风条件发电，所产生的电能存储在储能装置中，供用电装置使用；在风较大的情况下，垂直轴风车被风力驱动，并高速转动，此时在垂直轴风车的竖直长轴和风叶之间的区域形成涡流风，此涡流风驱动设置在垂直轴风车内部的摩擦发电装置进行高频发电，同时垂直轴风车的转动带动磁感应发电装置工作发电，两者所产生的电能共同存储在储能装置内供用电装置使用。本专利技术还提供了另外一种多元互补发电系统，其将风力发电与太阳能发电结合在一起。该系统具体包括发电装置、储能装置、用电装置和支撑杆。其中，发电装置包括垂直轴风车、至少一个摩擦发电装置、至少一个磁感应发电装置和至少一块太阳能板。太阳能板设置在支撑杆上，摩擦发电装置、磁感应发电装置和太阳能板所产生的电能存储到储能装置中供用电装置使用。下面通过几个具体的实施例对本专利技术的多元互补发电系统的结构和工作原理进行详细的介绍。实施例1图1为本专利技术的多元互补发电系统的第一实施例的立体结构示意图。本实施例中，多元互补发电系统包括发电装置、储能装置、用电装置和支撑杆。其中，发电装置、储能装置（图中未示）和用电装置6设置在支撑杆5上，发电装置包括垂直轴风车3、摩擦发电装置2和磁感应发电装置4，摩擦发电装置2和磁感应发电装置4的输出端与储能装置相连，用电装置6与储能装置的输出端相连。进一步，发电装置中的垂直轴风车3包括多片风叶，垂直轴风车3的中心位置处设置一根竖直放置的长轴1，垂直轴风车3中的风叶围绕竖直长轴1均匀竖直布置。垂直轴风车3还包括安装在竖直长轴1上的上、下两副由轴承与轴套组成的转动副和多根连接风叶与轴套的连接杆。竖直长轴1与支撑杆5通过法兰连接在一起，每片风叶由两根连接杆分别与上轴套和下轴套连接固定。当然，本实施例中的竖直长轴1与支撑杆5也可直接设置为一个整体，如一体成型。在风力作用下，本专利技术中的风叶及连接杆通过轴承与轴套组成的转动副围绕竖直长轴转动。应注意的是，本专利技术中对垂直轴风车3中的竖直风叶的数量不做限制，相应的连接杆数量也与之对对应设置，每片竖直风叶使用两个连接杆固定连接。进一步，摩擦发电装置2包括多个竖直设置的摩擦发电机组与连接臂，摩擦发电机组通过连接臂与竖直长轴1相连。本实施例中，摩擦发电机装置2与竖直长轴1固定连接，不能转动，具体为，连接臂的端部设置有固定环，固定环固定在竖直长轴1上，且优选位于竖直轴风车3的两个转动副之间。应注意的是，本实施例中对摩擦发电装置2中的摩擦发电机组的组数与外形并不做限制，而且相应的连接臂的数量也与摩擦发电机组的数量相匹配。进一步，摩擦发电机组包括下文中将要描述的至少一对基板（第一基板260和第二基板261），以及设置在第一基板260和第二基板261之间的摩擦发电机26，且第一基板260和第二基板261之间通过多个支撑臂262支撑，应注意的是，本实施例中对基板和摩擦发电机的数量不做本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多元互补发电系统，包括发电装置和支撑杆，其特征在于，发电装置包括：至少一个垂直轴风车（3），由支撑杆（5）支撑，垂直轴风车（3）的中心位置处设有竖直长轴（1），在风力作用下垂直轴风车（3）能够围绕竖直长轴（1）转动；至少一个磁感应发电装置（4），磁感应发电装置（4）的定子设置在竖直长轴（1）上，转子与垂直轴风车（3）相连，在垂直轴风车（3）的带动下磁感应发电装置（4）能够产生电能；至少一个摩擦发电装置（2），设置在竖直长轴（1）上，位于垂直轴风车（3）的内侧，在风力作用下能够产生电能。

【技术特征摘要】
1.一种多元互补发电系统，包括发电装置和支撑杆，其特征在于，发电装置包括：至少一个垂直轴风车(3)，由支撑杆(5)支撑，垂直轴风车(3)的中心位置处设有竖直长轴(1)，在风力作用下垂直轴风车(3)能够围绕竖直长轴(1)转动；至少一个磁感应发电装置(4)，磁感应发电装置(4)的定子设置在竖直长轴(1)上，转子与垂直轴风车(3)相连，在垂直轴风车(3)的带动下磁感应发电装置(4)能够产生电能；至少一个摩擦发电装置(2)，设置在竖直长轴(1)上，位于垂直轴风车(3)的内侧，在风力作用下能够产生电能；摩擦发电装置(2)包括多个竖直设置的摩擦发电机组，摩擦发电机组通过连接臂固定设置在竖直长轴(1)上，摩擦发电机组中设有多个摩擦发电机，摩擦发电机在风力作用下能够产生电能；摩擦发电机组包括至少一组：第一基板(260)、第二基板(261)、多个支撑臂(262)以及摩擦发电机，第一基板(260)和第二基板(261)平行相对设置，多个支撑臂(262)设置在第一基板(260)和第二基板(261)之间以形成至少一个通风口，摩擦发电机设置在第一基板(260)和第二基板(261)之间，在风力作用下能够产生电能；第一基板和第二基板之间的摩擦发电机包括：第一电极层、第二电极层以及形成在第一电极层和第二电极层之间的至少一层高分子聚合物绝缘层；第一电极层和/或第二电极层与一层或多层高分子聚合物绝缘层之间形成有摩擦界面；和/或，多层高分子聚合物绝缘层中的至少两层之间形成有摩擦界面；第一电极层和第二电极层分别为摩擦发电机的两个输出电极；形成摩擦界面的两层中的至少一层为自由活动层，自由活动层的一端为固定端，另一端为自由端。2.根据权利要求1所述的多元互补发电系统，其特征在于，垂直轴风车(3)包括多片围绕竖直长轴(1)均匀竖直布置的风叶，风叶活动设置在竖直长轴(1)上，在风力作用下，风叶能够围绕竖直长轴(1)转动。3.根据权利要求2所述的多元互补发电系统，其特征在于，垂直轴风车(3)的中心位置处的竖直长轴(1)与支撑杆(5)通过法兰连接。4.根据权利要求2所述的多元互补发电系统，其特征在于，垂直轴风车(3)的中心位置处的竖直长轴(1)与支撑杆(5)为一体式结构。5.根据权利要求1所述的多元互补发电系统，其特征在于，磁感应发电装置(4)包括上壳体(41)、定子(42)和下壳体(43)，上壳体(41)与下壳体(43)一起组成转子，包围在定子(42)的外侧，定子(42)固定设置在竖直长轴(1)上，转子与竖直轴风车(3)相连，垂直轴风车(3)转动时能够带动转子围绕定子(42)旋转，以产生电能。6.根据权利要求1所述的多元互补发电系统，其特征在于，摩擦发电装置(2)包括导向叶片(21)和摩擦发电机组，摩擦发电机组通过连接臂(25)与转动副相连，转动副活动设置在竖直长轴(1)上，导向叶片(21)设置在转动副上，在风力作用下，摩擦发电机组能够围绕竖直长轴(1)转动。7.根据权利要求6所述的多元互补发电系统，其特征在于，摩擦发电装置(2)上设置有离心力止停装置(7)，使摩擦发电装置(2)可绕竖直长轴(1)转动的转动副上形成有止停凹槽(231)，离心力止停装置(7)和止停凹槽(231)相配合能够使摩擦发电装置(2)停止绕竖直长轴(1)转动。8.根据权利要求7所述的多元互补发电系统，其特征在于，离心力止停装置(7)包括重力球滑轨(74)、重力球(73)、连接软线(72)和止停杆(71)，重力球滑轨(74)设置在垂直轴风车(3)的连接杆上，重力球(73)设置在重力球滑轨(74)内，止停杆(71)设置在竖直长轴1上与转动副上的止停凹槽(231)相对，连接软线(72)连接止停杆(71)与重力球(73)，竖直轴风车(3)旋转时，重力球(73)在离心力的作用下向重力球滑轨(74)远离竖直长轴(1)的一端滚动，通过连接软线(72)带动止停杆(71)上移，止停杆(71)和摩擦发电装置(2)上的止停凹槽(231)相扣合，使摩擦发电装置(2)不再转动。9.根据权利要求8所述的多元互补发电系统，其特征在于，竖直长轴(1)为中空结构，在竖直长轴(1)上形成有纵向通槽(11)，纵向通槽(11)的中心线与止停凹槽(231)的中心线处在同一轴线上，止停杆(71)设置于纵向通槽(11)中。10.根据权利要求1所述的多元互补发电系统，其特征在于，发电装置还包括至少一块...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐传毅，王珊，孙利佳，刘红阁，赵军伟，
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