一种基于介电弹性体的组合式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介电弹性体的组合式发电装置，包括风车、主轴、半齿轮、全齿轮、链杆、介电弹性体、外壳、太阳能光板、立柱、连接轴和轴承支座；主轴左右两端分别与风车和半齿轮相连，半齿轮与全齿轮啮合，风车带动主轴与半齿轮做旋转运动并使全齿轮做周期性的反复转动，全齿轮通过链杆与介电弹性体相连并带动介电弹性体做周期性的拉伸与压缩运动，太阳能光板将太阳能转换为电能从而为介电弹性体提供初始电压，输入电压后介电弹性体便可将机械能转换为电能；本发明专利技术结构简单、传动方式独特，将风能与太阳能转换为电能，能量转换效率高，发电效率高，并且通过太阳能为介电弹性体提供初始电压，无需外部电源接入，节约能量，减少其它能源消耗。能源消耗。能源消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于介电弹性体的组合式发电装置


[0001]本专利技术涉及新能源及发电
，特别是涉及一种基于介电弹性体的组合式发电装置。

技术介绍

[0002]众多发电技术中，利用介电弹性体发电是一种清洁高效的绿色能源收集技术。介电弹性体是一种新型智能高分子材料，可以通过机械装置将风能、波浪能等环境能源转换为电能，发电过程没有化石燃料的消耗，没有碳排放，因此，利用介电弹性体发电是一种极具前景发电方式。
[0003]介电弹性体发电原理如附图4所示：上下表面涂有柔性电极的“三明治”式介电弹性体材料的基本功能相当于一个可变电容器。上图中所示的“1张拉
→
2 充电
→
3卸载
→
4放电”即为一个工作周期，1阶段薄膜受拉伸产生扩展变形，机械能转化为材料的弹性势能，结构的电容达到最大；2阶段对介电弹性体充电，结构具有初始电势能；3阶段恢复变形，电场力做负功，结构电能增大，完成机械能向电能的转化；4阶段放电，将电能进行收集。
[0004]基于介电弹性体的发电原理，技术人员设计了不同的发电装置，中国专利 CN211038897U公开了一种涡轮式介电弹性体水力能发电机，该装置通过偏心轮可将涡轮的旋转运动转化为介电弹性体的往复直线运动，实现了介电弹性体的拉伸与压缩。中国专利CN112814830A公开了一种包括波浪能发电部及燃料电池发电部的组合发电装置，该装置利用外置电压为介电弹性体充电后介电弹性体将波浪能转换为电能，然后利用此电能电解海水制氢，进而为燃料电池发电部提供氢气和氧气来源进行发电。中国专利CN109882359A公开了一种基于多层介电弹性体膜叠加的风力发电装置，该装置通过凸轮机构将风车的旋转运动转化为介电弹性体的拉伸与压缩运动。还有很多的基于介电弹性体的发电装置，限于篇幅，本申请只列出了与本专利技术最为接近的现有技术。
[0005]对比现有技术，利用介电弹性体发电的装置还有以下技术问题亟需解决。一、已有的发电装置多是将水能、风能、潮汐能等转换为介电弹性体的拉伸与收缩，没有涉及介电弹性体的的充电问题，由介电弹性体发电原理可知，在其拉伸状态下需要进行充电，否则无法完成能量转换，如果采用蓄电池、连接外部电源等方式为介电弹性体充电则必须消耗已有的能量，降低了发电效率，因此，需要为介电弹性体选取合适的充电方式；二、已有的发电装置介电弹性体都是同时的拉伸或压缩，运动过程具有连续性，连续的变形使得介电弹性体的充电与放电过程难以精确控制，因此，需要在介电弹性体的变形过程中加以停顿，为充电与放电留出时间。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种基于介电弹性体的组合式发电装置，以解决上述现有技术存在的问题，进而能够充分利用风能、太阳能资源，减少常规能源的消耗，提高风力发电效率，减少环境污染，促进新能源产业发展。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]本专利技术公开了一种基于介电弹性体的组合式发电装置，包括风车、主轴、半齿轮、全齿轮、链杆、介电弹性体、外壳、太阳能光板、立柱、连接轴和轴承支座；
[0009]其中，所述风车位于最左端，所述主轴左右两端分别与所述风车和所述半齿轮相连，所述半齿轮与所述全齿轮啮合，所述风车带动所述主轴与所述半齿轮做旋转运动并使所述全齿轮做周期性的反复转动，所述全齿轮通过所述链杆与所述介电弹性体相连并带动所述介电弹性体做周期性的拉伸与压缩运动，所述介电弹性体一端与所述外壳相连，所述太阳能光板安装在所述外壳和所述立柱上，所述太阳能光板将太阳能转换为电能从而为所述介电弹性体提供初始电压，多余的电能可以存储，输入电压后所述介电弹性体便可利用其材料特性将机械能转换为电能。
[0010]优选的，所述风车设置于所述外壳的外部，所述半齿轮、全齿轮、链杆和介电弹性体设置于所述外壳的内部，所述半齿轮边缘轮齿连续布置的长度少于其周长的一半，所述全齿轮边缘布满轮齿，所述全齿轮有两个并对称分布于所述主轴两侧，每个所述全齿轮外侧连接有两个所述链杆，每个所述链杆另一端连接所述介电弹性体。
[0011]优选的，所述链杆对称分布于所述全齿轮上下边缘，同侧两个链杆的转动平面不重合。
[0012]优选的，所述链杆与所述全齿轮以及所述介电弹性体的连接方式为铰接。
[0013]优选的，所述两个全齿轮由所述连接轴连接，其中一个全齿轮旋转则会带动另一个全齿轮旋转，所述连接轴通过所述轴承支座固定在所述外壳上。
[0014]优选的，所述介电弹性体共四个，四个介电弹性体前后上下对称分布。
[0015]优选的，所述介电弹性体可以为单层薄膜，也可以为层叠式介电弹性体薄膜，各所述介电弹性体上下表面涂有柔性电极层。
[0016]优选的，所述太阳能光板均为向阳布置，可以根据地区调整所述太阳能光板角度。
[0017]优选的，所述太阳能光板转换的电能一部分为所述介电弹性提供初始电压，另一部分电能与所述介电弹性体产生的电能共同传输到蓄电池或并入电网。
[0018]本专利技术相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
[0019]一、本专利技术提供的一种基于介电弹性体的组合式发电装置，利用太阳能光板将太阳能转换为电能从而为介电弹性体提供初始电压，多余的电能可以存储，输入电压后介电弹性体利用其材料特性将机械能转换为电能。本装置介电弹性体的充电无需连接外部电源，减少了已有能源的消耗，实现了自满足的太阳能
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风能双向发电，提高了发电效率；
[0020]二、本装置是利用齿轮传动机构和链杆机构配合使介电弹性体发生周期性的拉伸与压缩运动，由于半齿轮轮齿的布置长度少于其周长的一半，导致全齿轮的顺转与逆转之间产生暂时的停顿，从而使介电弹性体拉伸变形与压缩变形之间会有暂时的停顿，变形的暂时停顿为介电弹性体的充电与放电留出时间，从而使整个发电过程的可操作性增强。
附图说明
[0021]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。
[0022]图1为本专利技术中一种基于介电弹性体的组合式发电装置的整体结构示意图；
[0023]图2为本专利技术中一种基于介电弹性体的组合式发电装置的外壳内部的机械传动机构轴测视图；
[0024]图3为本专利技术中一种基于介电弹性体的组合式发电装置的外壳内部的机械传动机构俯视图；
[0025]图4为本专利技术中一种基于介电弹性体的组合式发电装置的介电弹性体发电原理示意图；
[0026]图中：1
‑
风车，2
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主轴，3
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半齿轮，4
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全齿轮，4
‑1‑
右侧全齿轮，4
‑2‑
左侧全齿轮，5
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链杆，6
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于介电弹性体的组合式发电装置，其特征在于包括风车、主轴、半齿轮、全齿轮、链杆、介电弹性体、外壳、太阳能光板、立柱、连接轴和轴承支座；其中，所述风车位于最左端，所述主轴左右两端分别与所述风车和所述半齿轮相连，所述半齿轮与所述全齿轮啮合，所述风车带动所述主轴与所述半齿轮做旋转运动并使所述全齿轮做周期性的反复转动，所述全齿轮通过所述链杆与所述介电弹性体相连并带动所述介电弹性体做周期性的拉伸与压缩运动，所述介电弹性体一端与所述外壳相连，所述太阳能光板安装在所述外壳和所述立柱上，所述太阳能光板将太阳能转换为电能从而为所述介电弹性体提供初始电压，多余的电能可以存储，输入电压后所述介电弹性体便可利用其材料特性将机械能转换为电能。2.根据权利要求1所述的一种基于介电弹性体的组合式发电装置，其特征在于：所述风车设置于所述外壳的外部，所述半齿轮、全齿轮、链杆和介电弹性体设置于所述外壳的内部，所述半齿轮边缘轮齿连续布置的长度少于其周长的一半，所述全齿轮边缘布满轮齿，所述全齿轮有两个并对称分布于所述主轴两侧，每个所述全齿轮外侧连接有两个所述链杆，每个所述链杆另一端连接所述介电弹性体。3.根据权利要求2所述的一种基于介电弹性体的组合式发电装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，冯毓鹏，程峰峰，闫海琴，李晨光，乔晴，叶首乾，马宏，
申请(专利权)人：河北建筑工程学院，
类型：发明
国别省市：