风力发电装置及风力发电系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种风力发电装置及风力发电系统，用以解决现有技术中的风力发电装置结构复杂、成本高昂的问题。该风力发电装置包括：支撑筒、传动轴、至少一个风力驱动部件以及摩擦发电机，其中，传动轴位于支撑筒的内部，且传动轴的顶端从支撑筒的内部伸出；风力驱动部件的第一端为固设在传动轴顶端的固定端，风力驱动部件的第二端为能够在风力作用下带动传动轴相对于支撑筒转动的自由端；摩擦发电机进一步包括：第一电极层和第二电极层，其中，第一电极层的第一端为固设在传动轴中部的固定端，第一电极层的第二端为能够弯曲的自由端；第二电极层贴合固定在支撑筒的内壁上，并且，第一电极层与第二电极层相互接触。

【技术实现步骤摘要】
风力发电装置及风力发电系统
本专利技术涉及电力领域，特别涉及一种风力发电装置及风力发电系统。
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。现有的风力发电装置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。
技术实现思路
本专利技术提供了一种风力发电装置及风力发电系统，用以解决现有技术中的风力发电装置结构复杂、成本高昂的问题。一种风力发电装置，包括：支撑筒、传动轴、至少一个风力驱动部件以及摩擦发电机，其中，所述传动轴位于所述支撑筒的内部，且传动轴的顶端从所述支撑筒的内部伸出；所述风力驱动部件的第一端为固设在所述传动轴顶端的固定端，所述风力驱动部件的第二端为能够在风力作用下带动所述传动轴相对于所述支撑筒转动的自由端；所述摩擦发电机进一步包括：第一电极层和第二电极层，其中，所述第一电极层的第一端为固设在所述传动轴中部的固定端，所述第一电极层的第二端为能够弯曲的自由端；所述第二电极层贴合固定在所述支撑筒的内壁上，并且，所述第一电极层与所述第二电极层相互接触。一种风力发电系统，包括：上述风力发电装置以及储能装置，其中，所述储能装置，用于对所述摩擦发电机产生的电能进行存储。本专利技术提供的风力发电装置及风力发电系统，将摩擦发电机分成相互独立的第一电极层和第二电极层，其中第一电极层位于传动轴上，第二电极层位于支撑筒内壁上，因此，当风吹动风力驱动部件旋转时，位于传动轴上的第一电极层发生运动，而位于支撑筒内壁上的第二电极层则保持静止，因此，两部分之间相互摩擦，从而达到摩擦发电的目的。由此可见，本专利技术提供的风力发电装置通过风力驱动部件来收集风能，并在风力驱动部件旋转时，通过传动轴带动摩擦发电机的第一电极层运动，进而与相对静止的第二电极层之间产生摩擦。由于风力驱动部件在风的带动下将持续旋转（即使在风刚刚停止的时候也会因惯性而旋转一段时间），当风力驱动部件旋转时，第二电极层会持续不断地摩擦第一电极层。由此可见，该风力发电装置不仅结构简单，成本低廉，还能够高效地摩擦发电，显著提高了发电效率。附图说明图1a示出了本专利技术提供的风力发电装置的外部结构示意图；图1b示出了本专利技术提供的风力发电装置的内部剖视图；图2示出了本专利技术一个实施例中的第一电极层和第二电极层的等效结构示意图；图3a示出了摩擦发电机中的第一电极层和第二电极层的一种位置关系示意图；图3b示出了摩擦发电机中的第一电极层和第二电极层的另一种位置关系示意图。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。本专利技术公开了一种风力发电装置及风力发电系统，用以解决现有技术中的风力发电装置结构复杂、成本高昂的问题。图1a示出了本专利技术提供的风力发电装置的外部结构示意图，图1b示出了本专利技术提供的风力发电装置的内部剖视图。参照图1a至图1b可以看出，该风力发电装置包括：支撑筒11、传动轴12、至少一个风力驱动部件13、以及由第一电极层141和第二电极层142构成的摩擦发电机。其中，支撑筒11可以为柱形支撑筒，例如，可以为圆柱形支撑筒或棱柱形支撑筒等。当支撑筒为棱柱形支撑筒时，可以为四棱柱形、六棱柱形等多种形状。而且，支撑筒也可以为棱锥型等其他形状，本专利技术对此不作限定。另外，支撑筒11的材质优选具有机械力学支撑性能的材质，例如，高分子塑料、不锈钢、玻璃、陶瓷或合金类材料等。传动轴12位于支撑筒11的内部，优选地，传动轴12位于支撑筒11的中心轴线处，且传动轴12的顶端从支撑筒11的内部伸出。传动轴的材质可以是金属、陶瓷或耐磨且具有机械强度的高分子材料等。具体实现时，支撑筒与传动轴的位置相对固定，且传动轴可以相对于支撑筒旋转。为了实现这一点，支撑筒11可以具有一个圆柱形或棱柱形的侧壁，同时具有一个底壁，将传动轴与该底壁的中心部位活动连接，使传动轴可以相对于支撑筒旋转；或者，也可以使支撑筒只有侧壁没有底壁，将侧壁的底端固定在一个固定位置上，同时，在支撑筒的中心轴线处固定一个底座，传动轴插入该底座内且可以在底座内自由旋转，因而传动轴可以相对于支撑筒旋转。本专利技术中对支撑筒与传动轴之间的具体固定方式不做限定，只要能够实现传动轴相对于支撑筒旋转的目的即可。风力驱动部件13主要用于带动上述的传动轴旋转。具体地，风力驱动部件13的第一端为固设在传动轴12顶端的固定端，风力驱动部件13的第二端为能够在风力作用下带动传动轴12相对于支撑筒11转动的自由端。例如，该风力驱动部件的自由端可以通过风扇的一个扇叶、风杯的一个杯片或风叶的一个叶片等方式来实现。相应地，该风力驱动部件的自由端的形状可以为扇形、长方形、圆形或弧形等多种形状，本专利技术中对其具体形状不做限定，只要适合收集风能的形状均可采用。另外，为了提高收集风能的效率，从而促使传动轴更快地旋转，风力驱动部件13的数量可以为多个，这时，每相邻的两个风力驱动部件之间的夹角优选相等。另外，为了便于固定上述的一个或多个风力驱动部件，还可以在传动轴上固设一个套筒，将风力驱动部件通过套筒固定在传动轴上。在风力驱动部件的带动下，只要有风吹过，传动轴就会相对于支撑筒旋转。相应地，本专利技术中将摩擦发电机分为相互独立且相互接触的两部分，一部分设置在传动轴上，另一部分设置在支撑筒上，这样，当有风吹过时，设置在传动轴上的这部分摩擦发电机随着传动轴进行旋转运动，而设置在支撑筒上的这部分摩擦发电机则保持静止，因此，二者之间将会持续地相互摩擦，从而产生电能。下面具体介绍一下摩擦发电机的上述两部分。如图1b所示，摩擦发电机中的一部分为位于传动轴上的第一电极层141，另一部分为位于支撑筒内壁上的第二电极层142。其中，第二电极层142直接贴合固定在支撑筒11的内壁上。第一电极层141的第一端为固设在传动轴12中部的固定端，第一电极层141的第二端为能够弯曲的自由端。其中，第一电极层141与第二电极层142相互接触。可选地，第一电极层141的长度大于从传动轴到支撑筒内壁之间的距离，这时，第一电极层141会由于受到支撑筒内壁的阻挡而发生弯曲，从而能够与支撑筒内壁上的第二电极层142相互接触。另外，为了使第一电极层能够与第二电极层有效接触，可以将第一电极层的第一端垂直于传动轴12进行固定，具体地，为了便于固定，还可以在传动轴12上进一步设置固定元件，例如，带有插槽的套筒等。其中，第一电极层可以采用柔性材质制作，以便使其能够自由弯曲。但是，如果第一电极层的材质过于柔软，在传动轴旋转时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电装置，其特征在于，包括：支撑筒、传动轴、至少一个风力驱动部件以及摩擦发电机，其中，所述传动轴位于所述支撑筒的内部，且传动轴的顶端从所述支撑筒的内部伸出；所述风力驱动部件的第一端为固设在所述传动轴顶端的固定端，所述风力驱动部件的第二端为能够在风力作用下带动所述传动轴相对于所述支撑筒转动的自由端；所述摩擦发电机进一步包括：第一电极层和第二电极层，其中，所述第一电极层的第一端为固设在所述传动轴中部的固定端，所述第一电极层的第二端为能够弯曲的自由端；所述第二电极层贴合固定在所述支撑筒的内壁上，并且，所述第一电极层与所述第二电极层相互接触。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电装置，其特征在于，包括：支撑筒、传动轴、至少一个风力驱动部件以及摩擦发电机，其中，所述传动轴位于所述支撑筒的内部，且传动轴的顶端从所述支撑筒的内部伸出；所述风力驱动部件的第一端为固设在所述传动轴顶端的固定端，所述风力驱动部件的第二端为能够在风力作用下带动所述传动轴相对于所述支撑筒转动的自由端；所述摩擦发电机进一步包括：第一电极层和第二电极层，其中，所述第一电极层的第一端为固设在所述传动轴中部的固定端，所述第一电极层的第二端为能够弯曲的自由端，且所述第一电极层的长度大于从传动轴到支撑筒内壁之间的距离；所述第二电极层贴合固定在所述支撑筒的内壁上，并且，所述第一电极层与所述第二电极层相互接触；并且，所述第一电极层包括：层叠设置的第一电极和第一高分子聚合物绝缘层，所述第二电极层包括：层叠设置的第二电极和第二高分子聚合物绝缘层，其中，所述第一电极层中的第一高分子聚合物绝缘层和所述第二电极层中的第二高分子聚合物绝缘层相互接触，且所述第一电极层中的第一高分子聚合物绝缘层和所述第二电极层中的第二高分子聚合物绝缘层相互接触的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。2.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述风力驱动部件的自由端为风杯和/或风叶。3.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，进一步包括：支撑部件，所述支撑部件设置在所述第一电极层的第一侧表面上，则所述第一电极层的第二侧表面与所述第二电极层相互接触。4.如权利要求1-3中任一所述的风力发电装置，其特征在于，进一步包括：与所述第一电极相连的第一电极引线，以及，与所述第二电极相连的第二电极引线，所述第一电极引线和所述第二电极引线作为所述摩擦发电机的输出端。5.如权利要求4所述的风力发电装置，其特征在于，所述第一电极层的数量为多个。6.如权利要求5所述的风力发电装置，其特征在于，所述第一电极引线的数量与所述第一电极层的数量相等，且每个第一电极层分别对应一根第一电极引线，则所述风力发电装置进一步包括：位于所述传动轴底端的第一电极固定片，用于固定每根第一电极引线。7.如权利要求1或5所述的风力发电装置，其特征在于，所述第二电极层包括一个连续的环形部分，该连续的环形部分的外径等于所述支撑筒的内径；或者，所述第二电极层包括多个断续的片状部分，该多个断续的片状部分间隔设置在所述支撑筒的内壁上。8.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述支撑筒为柱形支撑筒，所述传动轴位于所述支撑筒的中心轴线处。9.一种风力发电装置，其特征在于，包括：支撑筒、传动轴、至少一个风力驱动部件以及摩擦发电机，其中，所述传动轴位于所述支撑筒的内部，且传动轴的顶端从所述支撑筒的内部伸出；所述风力驱动部件的第一端为固设在所述传动轴顶端的固定端，所述风力驱动部件的第二端为能够在风力作用下带动所述传动轴相对于所述支撑筒转动的自由端；所述摩擦发电机进一步包括：第一电极层和第二电极层，其中，所述第一电极层的第一端为固设在所述传动轴中部的固定端，所述第一电极层的第二端为能够弯曲的自由端，且所述第一电极层的长度大于从传动轴到支撑筒内壁之间的距离；所述第二电极层贴合固定在所述支撑筒的内壁上，并且，所述第一电极层与所述第二电极层相互接触；并且，所述第一电极层包括第一电极，所述第二电极层包括：层叠设置的第二电极和第二高分子聚合物绝缘层，其中，所述第一电极层中的第一电极和所述第二电极层中的第二高分子聚合物绝缘层相互接触，且所述第一电极层中的第一电极和所述第二电极层中的第二高分子聚合物绝缘层相互接触的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。10.如权利要求9所述的风力发电装置，其特征在于，所述风力驱动部件的自由端为风杯和/或风叶。11.如权利要求9所述的风力发电装置，其特征在于，进一步包括：支撑部件，所述支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珊，刘红阁，冯顺，付晓玥，
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