一种基于多层介电弹性体膜叠加的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基于多层介电弹性体膜叠加的风力发电装置，包括风车、盘式凸轮机构、多层介电弹性体膜叠加发电单元、机壳、尾翼、回转体、支撑塔柱、电缆和高压启动电路及电能收集装置；其中，风车的风车转轴与盘式凸轮机构的凸轮转轴连接，凸轮转轴上设置有多个凸轮，每个凸轮的外周均分布有多个多层介电弹性体膜叠加发电单元，凸轮转动能够带动多层介电弹性体膜叠加发电单元做周期性拉伸与压缩的直线往复运动，利用介电弹性体材料的形变，实现机械能与电能的转换；本发明专利技术具有质量轻，能量密度高，结构简单，成本低，易于维护等优点，同时发电装置内部的发电单元空间利用率高，发电效率也得到了进一步提高。

A Wind Power Generator Based on Multilayer Dielectric Elastomer Film Superposition

The invention discloses a wind power generation device based on multi-layer dielectric elastomer film superposition, which comprises a windmill, a disc cam mechanism, a multi-layer dielectric elastomer film superposition power generation unit, a casing, a tail wing, a rotary body, a supporting tower column, a cable and a high-voltage starting circuit and an electric energy collection device, wherein the windmill shaft of a windmill is connected with a cam shaft of a disc cam mechanism, and a cam shaft. A plurality of cams are arranged on the surface of each cam, and a plurality of multi-layer dielectric elastomer film superimposed generating units are distributed around each cam. The rotation of cam can drive the multi-layer dielectric elastomer film superimposed generating units to make linear reciprocating motion of periodic stretching and compression, and realize the conversion of mechanical energy and electric energy by using the deformation of dielectric elastomer material. Simple structure, low cost, easy maintenance and other advantages. At the same time, the space utilization rate of the generating unit in the power generation device is high, and the power generation efficiency has been further improved.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多层介电弹性体膜叠加的风力发电装置
本专利技术涉及风力发电
，特别是涉及一种基于多层介电弹性体膜叠加的风力发电装置。
技术介绍
传统能源的日益减少，节能减排与新能源的开发已经成为世界各国解决目前日益严重的能源问题的根本途径，可再生能源的开发利用逐渐为人们所重视。有研究表明，仅地球上每年可以利用的风能就是当前世界各国年消耗能量的四倍之多。但是据目前有关报告来看，风力发电仅占总发电量的1％，风力仍具有巨大的发展潜力。风电作为清洁的可再生能源，对于促进经济社会和谐发展具有极其重要的作用，已成为当今世界电力发展不可阻挡的潮流和趋势。介电弹性体(DielectricElastomer)是一类可在电压下改变其形状或尺寸的聚合物材料的统称，电活性聚合物具有柔性好、变形大、强度持久、能量密度大和能量转换效率高等多项优点，在面向低频能量收集领域具有巨大的潜力。故由介电弹性体材料制造的多层介电弹性体膜叠加的风力发电机与传统风力发电机相比，具有质量轻，能量密度高，结构简单，成本低，易于维护，不污染环境等诸多优点；而且它不需要齿轮机构进行增速，对风速要求不高，能在较宽的频率范围内高效工作，迎风自动调节，机电转换率高，适用范围较广。现有大多公开专利技术专利关于介电弹性体相关发电机装置大多采用曲柄连杆机构或是偏心轮机构，一般只能在某平面内单一方向对介电弹性体发电单元做拉伸或压缩直线往复运动，发电机内部发电单元空间利用率不高，发电效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于多层介电弹性体膜叠加的风力发电装置，以解决上述现有技术存在的问题，具有空间利用率高，发电效率高的优点。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种基于多层介电弹性体膜叠加的风力发电装置，包括风车、盘式凸轮机构、多层介电弹性体膜叠加发电单元、机壳、尾翼、回转体、支撑塔柱、电缆和高压启动电路及电能收集装置；其中，所述风车设置于所述机壳的首端，所述盘式凸轮机构和多层介电弹性体膜叠加发电单元设置于所述机壳内部，所述尾翼设置于所述机壳尾端，所述支撑塔柱支撑于所述机壳底部，所述回转体设置于所述机壳与所述支撑塔柱之间，所述电缆连接于所述多层介电弹性体膜叠加发电单元与高压启动电路及电能收集装置之间；所述风车的风车转轴与所述盘式凸轮机构的凸轮转轴连接，所述凸轮转轴上设置有多个凸轮，每个所述凸轮的外周均分布有多个多层介电弹性体膜叠加发电单元，所述凸轮转动能够带动所述多层介电弹性体膜叠加发电单元做周期性拉伸与压缩的直线往复运动，利用介电弹性体材料的形变，从而实现机械能与电能的转换。优选地，所述凸轮与所述机壳之间还设置有一环形机架，所述环形机架与所述机壳之间通过周向均布的多根辐条固定连接，每两根所述辐条之间设置有一个所述多层介电弹性体膜叠加发电单元，所述多层介电弹性体膜叠加发电单元的一端与所述机壳连接，所述多层介电弹性体膜叠加发电单元的另一端安装有一梯形连杆，所述梯形连杆上设置有一推杆，所述推杆的端部设置有滚子，所述推杆的杆体穿过所述环形机架的通孔使所述滚子与所述凸轮的外轮廓接触设置，位于所述滚子与所述环形机架之间的所述推杆的杆体上设置有回复弹簧，位于所述环形机架与所述梯形连杆之间的所述推杆的杆体上还设置有限位器。优选地，所述多层介电弹性体膜叠加发电单元的形状为矩形，所述多层介电弹性体膜叠加发电单元与所述机壳通过卡槽卡接。优选地，所述凸轮的外轮廓由交替设置四个弧形凸起和弧形凹槽构成，且每个所述凸轮的外周均匀分布有8个所述多层介电弹性体膜叠加发电单元。优选地，所述凸轮的外轮廓上还设置有用于对所述滚子导向限位的滑轨。优选地，所述风车转轴与所述凸轮转轴通过联轴器连接，所述凸轮转轴的首端和尾端通过轴承座支撑。优选地，所述风车的首端还设置有导流罩。优选地，所述风车设置有三片叶片。优选地，所述机壳为密封式机壳。优选地，所述支撑塔柱底部还设置有与地面连接的基座，所述高压启动电路及电能收集装置设置于所述基座的顶部。本专利技术相对于现有技术取得了以下有益技术效果：本专利技术提供的基于多层介电弹性体膜叠加的风力发电装置，具有质量轻，能量密度高，结构简单，成本低，易于维护等诸多优点，而且对风速要求不高，能在较宽的频率范围内高效工作，迎风自动调节，机电转换率高，适用范围较广；与现有的多数介电弹性体发电机相比，本专利技术的发电机内部发电单元空间利用率高，发电效率也得到了进一步提高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中基于多层介电弹性体膜叠加的风力发电装置的结构示意图；图2为本专利技术中基于多层介电弹性体膜叠加的风力发电装置的机壳内部的正视图；图3为本专利技术中基于多层介电弹性体膜叠加的风力发电装置的机壳内部的俯视图；图4为本专利技术中基于多层介电弹性体膜叠加的风力发电装置的凸轮机构的正视图；图5为本专利技术中多层介电弹性体膜叠加发电单元的发电原理图；图中：1为导流罩；2为风车；3为风车转轴；4为轴承座；4-1为前端轴承座；4-2为后端轴承座；5为盘式凸轮机构；5-1为凸轮转轴；5-2为凸轮；5-3为滚子；5-4为回复弹簧；5-5为环形机架；5-6为推杆；5-7为限位器；5-8为梯形连杆；6为多层介电弹性体膜叠加发电单元；7为机壳；8为尾翼；9为回转体；10为支撑塔柱；11为电缆；12为高压启动电路及电能收集装置；13为基座；14为固定卡槽；15为辐条。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种基于多层介电弹性体膜叠加的风力发电装置，以解决现有技术存在的问题。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本实施例提供一种基于多层介电弹性体膜叠加的风力发电装置，如图1所示，包括风车2、盘式凸轮机构5、多层介电弹性体膜叠加发电单元6、机壳7、尾翼8、回转体9、支撑塔柱10、电缆11和高压启动电路及电能收集装置12；其中，风车2设置于机壳7的首端，盘式凸轮机构5和多层介电弹性体膜叠加发电单元6设置于机壳7内部，尾翼8设置于机壳7尾端，支撑塔柱10支撑于机壳7底部，回转体9设置于机壳7与支撑塔柱10之间，电缆11连接于多层介电弹性体膜叠加发电单元6与高压启动电路及电能收集装置12之间；风车2的风车转轴3与盘式凸轮机构5的凸轮转轴5-1连接，凸轮转轴5-1上设置有多个凸轮5-2，每个凸轮5-2的外周均分布有多个多层介电弹性体膜叠加发电单元6，风车2转动带动风车转轴3转动，进而使凸轮5-2转动，凸轮5-2转动能够带动多层介电弹性体膜叠加发电单元6做周期性拉伸与压缩的直线往复运动，利用介电弹性体材料在预拉伸情况下施加一定电压下改变其形状或尺寸，可以将使其形变的机械能转化为电能，从而实现发电；实现了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多层介电弹性体膜叠加的风力发电装置，其特征在于：包括风车、盘式凸轮机构、多层介电弹性体膜叠加发电单元、机壳、尾翼、回转体、支撑塔柱、电缆和高压启动电路及电能收集装置；其中，所述风车设置于所述机壳的首端，所述盘式凸轮机构和多层介电弹性体膜叠加发电单元设置于所述机壳内部，所述尾翼设置于所述机壳尾端，所述支撑塔柱支撑于所述机壳底部，所述回转体设置于所述机壳与所述支撑塔柱之间，所述电缆连接于所述多层介电弹性体膜叠加发电单元与高压启动电路及电能收集装置之间；所述风车的风车转轴与所述盘式凸轮机构的凸轮转轴连接，所述凸轮转轴上设置有多个凸轮，每个所述凸轮的外周均分布有多个多层介电弹性体膜叠加发电单元，所述凸轮转动能够带动所述多层介电弹性体膜叠加发电单元做周期性拉伸与压缩的直线往复运动，利用介电弹性体材料的形变，从而实现机械能与电能的转换。

【技术特征摘要】
1.一种基于多层介电弹性体膜叠加的风力发电装置，其特征在于：包括风车、盘式凸轮机构、多层介电弹性体膜叠加发电单元、机壳、尾翼、回转体、支撑塔柱、电缆和高压启动电路及电能收集装置；其中，所述风车设置于所述机壳的首端，所述盘式凸轮机构和多层介电弹性体膜叠加发电单元设置于所述机壳内部，所述尾翼设置于所述机壳尾端，所述支撑塔柱支撑于所述机壳底部，所述回转体设置于所述机壳与所述支撑塔柱之间，所述电缆连接于所述多层介电弹性体膜叠加发电单元与高压启动电路及电能收集装置之间；所述风车的风车转轴与所述盘式凸轮机构的凸轮转轴连接，所述凸轮转轴上设置有多个凸轮，每个所述凸轮的外周均分布有多个多层介电弹性体膜叠加发电单元，所述凸轮转动能够带动所述多层介电弹性体膜叠加发电单元做周期性拉伸与压缩的直线往复运动，利用介电弹性体材料的形变，从而实现机械能与电能的转换。2.根据权利要求1所述的基于多层介电弹性体膜叠加的风力发电装置，其特征在于：所述凸轮与所述机壳之间还设置有一环形机架，所述环形机架与所述机壳之间通过周向均布的多根辐条固定连接，每两根所述辐条之间设置有一个所述多层介电弹性体膜叠加发电单元，所述多层介电弹性体膜叠加发电单元的一端与所述机壳连接，所述多层介电弹性体膜叠加发电单元的另一端安装有一梯形连杆，所述梯形连杆上设置有一推杆，所述推杆的端部设置有滚子，所述推杆的杆体穿过所述环形机架的通孔使所述滚子与所述凸轮的外轮廓接触设置，位于所述滚子与所述环形机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宝权，陈洁，李玉麒，赵丰刚，任贯华，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：新疆,65