一种风能发电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于风能发电技术领域，具体涉及一种将摩擦发电技术和电磁发电技术整合为一体的风能发电装置，所述风能发电装置包括：风车部件、摩擦发电部件和电磁发电部件。其中，摩擦发电部件将风车部件收集的风能转化为电能；电磁发电部件即将风车部件收集的风能根据电磁感应原理转化为电能。该风能发电装置所解决的技术问题是现有的风能发电装置采用的发电技术单一、结构复杂、体积笨重且成本求高、风能收集范围小等问题。

A wind power generation device

【技术实现步骤摘要】
一种风能发电装置
本技术属于风能发电
，具体涉及一种将摩擦发电技术和电磁发电技术整合为一体的风能发电装置，能够将风能转换为电能，该装置结构简单，输出电性能高，适用范围广泛。
技术介绍
风能和空气流动能作为一种洁净可再生能源，逐渐被人们收集并利用。其中，传统风能收集主要依靠电磁发电技术，需要建设大量的铁塔，占地面积大，体积笨重，所需风级要求在4-5级风以上，该技术对设备和风速要求较高。而摩擦发电技术是可以将生活中的机械能收集并转换为电能，该技术具有电压高、电流低的特点，而传统的电磁发电技术的特点是电流高、电压低。中国专利申请公开号为CN103174594A，公开了电池电动车用风车发电自供电充电装置，该装置，满足在道路上行驶的电动车，混合电动车，通过空气流动所形成的气流风带动风车发电并供电，但是该发电装置需要飞轮、发电机、弹簧等部件，其结构复杂。偏远山区用到的收集风能的风力发电装置，依靠的电磁发电技术，同样结构复杂、所占空间大、需要风速高等限制。因此，将前沿摩擦发电技术和电磁发电技术结合，既可以收集微风又可以收集4-5级以上的风能，且摩擦发电技术的高电压、低电流的特点与电磁发电技术的高电流、低电压特性相互弥补，可以更加充分地收集风能，具有重要的意义。
技术实现思路
为实现上述目的，本技术提出一种风能发电装置，其所解决的技术问题是现有的风能发电装置采用的发电技术单一、结构复杂、体积笨重且成本求高、风能收集范围小等问题。本技术是通过以下技术方案实现的：一种风能发电装置，所述风能发电装置包括：一风车部件，所述风车部件包括风车叶片、支撑风车的支撑轴；所述风车叶片设置在所述支撑轴上并能自由旋转，所述风车部件在所述风能发电装置中是收集风能的主要部分；一摩擦发电部件，所述摩擦发电部件包括转动片、固定片和与所述转动片或所述固定片摩擦使所述转动片或固定片产生电流的中间层；所述转动片、固定片和所述风车叶片同心同轴且均设置在所述支撑轴上；所述转动片设置在所述风车叶片的一侧；所述中间层设置在所述转动片和固定片中间且固定在所述固定片或转动片上；所述风车部件转动时带动所述转动片一起转动，使得所述转动片或固定片与所述中间层发生摩擦，所述转动片或固定片与所述中间层之间不断发生接触和分离过程，根据摩擦发电技术中的摩擦起电现象和静电感应原理，摩擦发电部件将风车部件收集的风能转化为电能；一电磁发电部件，包括磁铁和线圈，所述磁铁设置在所述风车叶片上，所述线圈固定在所述固定片背向所述中间层的一面上；所述风车部件旋转时，带动所述磁铁一起运动，此时所述线圈与磁铁发生相对运动，所述线圈切割磁感线，电磁发电部件即将风车部件收集的风能根据电磁感应原理转化为电能；所述摩擦发电部件、所述电磁发电部件分别连接外电路。进一步地，所述固定片面向所述中间层的表面设置若干第一栅极和若干第二栅极；所述第一栅极和第二栅极同圆心间隔排列；若干所述第一栅极之间相互导通，若干所述第二栅极之间相互导通；而相邻所述第一栅极和第二栅极之间相互不导通。进一步地，所述转动片面向所述中间层的表面设有等距离排列若干大小相等的栅极单元。进一步地，所述栅极单元为导电栅极单元。进一步地，所述第一栅极和第二栅极分别与外电路连接；当风吹动风车，风车带着所述转动片一起旋转，所述中间层固定在所述固定片上，此时所述栅极单元与所述中间层发生相对运动，所述栅极单元与中间层不断重复接触和分离的过程，根据摩擦起电现象，所述栅极单元产生静的正电荷，所述中间层产生与正电荷等量的负电荷；当所述栅极单元与所述中间层发生分离时，根据静电感应原理，此时，在所述第一栅极和第二栅极之间产生电势差，从而使与所述第一栅极和第二栅极连接的外电路中产生电子流动；所述线圈的两端与外电路连接，当风吹动风车，风车带着所述磁铁一起旋转，所述线圈发生切割磁感线运动，根据电磁感应定律，在外电路中产生电流。进一步地，所述中间层固定在所述转动片上产生电子流动的原理相同。进一步地，所述中间层在与所述的栅极单元或所述的第一栅极和第二栅极摩擦，根据摩擦起电现象，中间层表面分布静电荷，由于中间层材料加工和制作过程中，表面的微观结构和成分组成会存在差异，因此中间层表面的静电荷分布会存在不均匀的情况。进一步地，所述磁铁和线圈为一对以上。进一步地，所述风车叶片的个数、形状、颜色任意，不受限制。进一步地，所述支撑轴的材质为高分子材料、金属材料或合金材料。进一步地，所述支撑轴的材质为刚性材料或柔性材料，例如，可以弯曲的钢丝绳、刚性塑料杆等。进一步地，相邻所述第一栅极和第二栅极构成的圆心角相等或不相等，优选地，相邻所述第一栅极和第二栅极构成的圆心角相等。进一步地，相邻所述栅极单元的圆心角为任意角度，所述栅极单元与若干所述第一栅极和第二栅极相互之间不受限制。进一步地，所述第一栅极、第二栅极的材料和栅极单元的材料均为可发生电子转移的材料；所述发生电子转移的材料包括导体、半导体、高分子导电材料、低电阻材料和其他可以导电的材料。进一步地，所述中间层与其相互摩擦的若干所述栅极单元或若干所述第一栅极和第二栅极具有不同的摩擦电序列数。进一步地，所述中间层的材料为绝缘材料或非绝缘材料；所述绝缘材料优选高分子绝缘材料。进一步地，当所述中间层固定在所述固定片上时，所述转动片随所述风车叶片一起旋转，所述转动片与所述中间层发生相对运动。进一步地，当所述中间层固定在所述转动片上时，所述转动片随所述风车叶片一起旋转并带动所述中间层一起旋转，此时，所述固定片与所述中间层表面发生相对运动。进一步地，所述第一栅极和第二栅极与外电路相连，当风车带动所述转动片旋转时，所述转动片或所述固定片与所述中间层发生相对运动，所述转动片或所述固定片与所述中间层接触面产生摩擦起电现象，此时若干所述栅极单元和所述中间层的表面之间带等量异号电荷，当带有电荷的所述栅极单元发生旋转，根据静电感应原理，在相邻所述第一栅极和第二栅极之间产生电势差，进而使外电路中有电子的流动。进一步地，所述线圈两端与外电路连接，当风吹动风车，风车带着所述磁铁一起旋转，所述固定片背面的线圈发生切割磁感线运动，根据电磁感应定律，在外电路中产生电流。进一步地，所述线圈和磁铁的大小、厚度、形状、线圈的匝数、线圈的直径以及磁铁和线圈的个数可以为任意个数和尺寸，优选所述线圈和所述磁铁的尺寸小于所述固定片的尺寸，所述固定片和所述转动片的尺寸可以相同也可以不同，优选相同尺寸。进一步地，所述转动片和风车叶片的固定，所述固定片和支撑轴的固定，所述中间层在所述转动片或所述固定片上的固定，固定方式包括粘贴、电镀、焊接和其他任意可以将两个物体进行固定的方式。进一步地，所述导体包括铂、金、银、铜、铁、铝、钯、镍、钛、钒、铬、锰、硒、钼、钨、铝合金、钛合金、镁合金、铜合金、铍合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金、钽合金和铁合金；进一步地，所述半导体包括金刚石、方铅矿、闪锌矿、氧化亚铜、锗、硅、碳化硅、酞菁、氮化镓、氧化锌、二氧化钛、铟锡氧化物、离子掺杂的半导体。进一步地，所述高分子导电材料包括聚酞菁类化合物、聚丙烯腈、聚吡咯、聚苯胺、石墨烯及其衍生物、聚氧化乙烯；所述导电材料包括但不限于铟锡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风能发电装置，其特征在于，所述风能发电装置包括：一收集风能的风车部件，包括风车叶片、支撑风车的支撑轴；所述风车叶片设置在所述支撑轴上并能自由旋转；一将风能转化为电能的摩擦发电部件，包括转动片、固定片和与所述转动片或所述固定片摩擦使所述转动片或固定片产生电流的中间层；所述转动片、固定片和所述风车叶片同心同轴且均设置在所述支撑轴上；所述转动片设置在所述风车叶片的一侧；所述中间层设置在所述转动片和固定片中间且固定在所述固定片或转动片上；一将风能转化为电能的电磁发电部件，包括磁铁和线圈，所述磁铁设置在所述风车叶片上，所述线圈固定在所述固定片背向所述中间层的一面上。

【技术特征摘要】
1.一种风能发电装置，其特征在于，所述风能发电装置包括：一收集风能的风车部件，包括风车叶片、支撑风车的支撑轴；所述风车叶片设置在所述支撑轴上并能自由旋转；一将风能转化为电能的摩擦发电部件，包括转动片、固定片和与所述转动片或所述固定片摩擦使所述转动片或固定片产生电流的中间层；所述转动片、固定片和所述风车叶片同心同轴且均设置在所述支撑轴上；所述转动片设置在所述风车叶片的一侧；所述中间层设置在所述转动片和固定片中间且固定在所述固定片或转动片上；一将风能转化为电能的电磁发电部件，包括磁铁和线圈，所述磁铁设置在所述风车叶片上，所述线圈固定在所述固定片背向所述中间层的一面上。2.根据权利要求1所述的一种风能发电装置，其特征在于，所述固定片面向所述中间层的表面设置若干第一栅极和若干第二栅极；所述第一栅极和第二栅极同圆心间隔排列；若干所述第一栅极之间相互导通，若干所述第二栅极之间相互导...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹霞，王珏，赵泓霖，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：新型
国别省市：北京,11