[發明專利]一種利用風能的摩擦靜電發電機

有效

• 申請號: 201610331613.2
• 申請日: 2016-05-18
• 公開（公告）號: CN105897036B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 程廣貴;蔣詩宇;丁建寧;張忠強;張偉;郭立強;葛道晗
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及能源領域，特指一種利用風能作為動力的摩擦靜電發電機。

背景技術

能源問題是影響人類進步和可持續發展的重大問題之一，各種圍繞新能源開發、可再生能源重復利用的研究正在世界各地如火如荼的進行；而風能作為清潔的可再生能源，它取之不盡，用之不竭；另外，風力發電是可再生能源發展的重要領域，是推動風電技術進步和產業升級的重要力量，是促進能源結構調整的重要措施；本發明所涉及利用風能作為動力的靜電發動機正好承接了以上理念；自2006年王中林院士研發組首次實現納米發電機收集機械能以來，以壓電和摩擦電效應為基礎的機械能收集技術深受科學界廣泛關注，并在微電元件中得到應用；在現有的風力發電技術中，大多采用電磁轉換技術，成本高、設備復雜；申請號為201310507488.2的中國專利申請公開了一種輸出恒定的旋轉式直流摩擦發電機，通過摩擦件之間摩擦滑動，產生電荷并通過導電部件作為換向器，實現恒定的直流輸出，但該旋轉式直流發電機為平面結構，且必須預留一定的旋轉空間作為接觸部件接觸使用，降低了發電效率，同時密封性和可攜帶性差；申請號為201310482286.7的中國發明專利申請公開了一種直流摩擦電發電機，利用3種具有不同摩擦電性質的材料不斷接觸和分離，如聚四氟乙烯、聚甲醛和鋁，從而實現在其中2種不同摩擦電材料上聚集不同的電荷，構建出直流摩擦發電機，但是該旋轉摩擦發電機選擇材料具有局限性和復雜性，結構體積較大，電子流動通過放電現象實現，無法得到推廣。申請號為201510034568.X的中國發明專利申請公開了一種直流摩擦電的發電裝置，利用轉子摩擦件與定子摩擦件的緊密接觸摩擦，產生電流進行摩擦發電。但該摩擦電發電裝置同軸度配合要求嚴苛，且兩摩擦件之間產生摩擦磨損嚴重，磨損過程中由于難以達到配合要求，而導致裝置無法正常運行，嚴重降低了裝置的使用壽命。

而本專利是以該新穎的原理和方法為基礎的新型發電機，整個器件的制造工藝不需要昂貴的原材料和先進的制造設備，這將有利于大規模工業生產和實際應用，而且整個器件以柔性聚合物膜為基本材料，易加工，器件的使用壽命長，并且易于和其它加工工藝集成；另外本專利借鑒風力發電裝置的原理，通過風葉帶動轉軸轉動，轉軸帶動聚合物轉子與金屬電極發生滑動接觸進而輸出電能，本發明可進一步拓展靜電的應用方式。

發明內容

本發明解決的技術問題是針對現有技術的缺陷，提出一種具有微納結構的薄膜與金屬薄片在風能的推動下進行摩擦生電的發動機，用以解決現有技術中存在的風力發電技術成本高、設備復雜以及輸出功率低的技術問題。從而實現以簡單的工藝制備風能摩擦發電機。

本發明相較于申請號為201510034568.X的技術特征在于兩摩擦件之間采用柔性接觸方式，極大地降低了摩擦件之間的摩擦磨損，且在制造過程中對摩擦件之間的同軸度要求不高，降低了制造成本。另外，本發明不完全依賴于電刷的轉換，輸出電能的穩定性及裝置運行過程中的穩定性得到了良好的改善。其次，本發明的摩擦件可以進行適時添加與減少，裝置的電輸出不完全依賴于驅動力的大小，且摩擦件損壞后，可以及時更換處理，極大地提高了裝置的使用壽命。

一種利用風能的摩擦靜電發電機，其特征在于：所述摩擦靜電發電機包括若干正負極結構、絕緣轉盤、絕緣圓筒外殼、空心連接軸、電極部件及外引導線；所述絕緣轉盤置于絕緣圓筒外殼內，且絕緣轉盤與絕緣圓筒外殼保持同心同軸；所述空心連接軸作為絕緣轉盤的動力部件，安裝于絕緣轉盤內，帶動絕緣轉盤轉動；所述正負極結構由摩擦電極、彈簧夾頭兩部分組成，彈簧夾頭采用楔形夾緊的方式將摩擦電極的圓柱形一端夾緊于彈簧夾頭的彈簧套一端；所述正負極結構分為同等數量的兩部分，一部分均布在絕緣圓筒外殼的內壁上；同等數量的另一部分均布在絕緣轉盤的外壁上；其中，絕緣轉盤轉動時上述兩部分正負極結構作相對運動，每轉過一定的角度，上述兩部分正負極結構便產生相互摩擦接觸；所述電極部件固定于彈簧夾頭上，利用外引導線將彈簧夾頭上各個電極部件連接；其中與所述絕緣轉盤相連接的彈簧夾頭，該彈簧夾頭上的電極部件通過外引導線以串聯方式連接，之后纏繞于絕緣轉盤外壁的凹槽內，形成第一電極并導出；與所述絕緣圓筒外殼連接的彈簧夾頭，該彈簧夾頭上的電極部件同樣通過外引導線以串聯方式連接，之后纏繞于絕緣圓筒外殼內壁的凹槽內，形成第二電極并導出。