[發明專利]風力納米摩擦發電機

有效

• 申請號: 201811624305.4
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109525141B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 孫炎輝;隋東均;侯騰躍;杜海英
• 申請（專利權）人: 大連民族大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;F03D9/11
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 劉斌

風力納米摩擦發電機，屬于農業智能、環保領域，為了解決農業風速測量且對其收集并將其轉化為摩擦電量的問題，包括底部帶有圓形底盤的連接桿、套筒、葉片圓盤、圓形底盤、電極、導線，套筒套接在實心連接桿外周，套筒上部沿著套筒徑向連接有若干連桿，連桿的端部是半球形風葉，葉片圓盤套接并緊固在套筒的外周，葉片圓盤與圓形底盤的相對面設置有電極，一個電極覆有摩擦材料，一個電極生長有納米級金屬氧化物，效果是實現了風能由摩擦轉換為電能并存儲。

技術領域

本發明屬于農業智能、環保領域，涉及一種風力納米摩擦發電機。

背景技術

除了自然界的光、熱、水、氣對農業生產有利，風也是農業生產的環境因子之一，正常的風對農業生產很有作用，其中風速適度對改善農田環境條件起著重要作用。所以對風速和風向進行測量對農業會有很大的幫助。因此需要對風速進行適時監測，現今監測所用傳感器主要是基于熱量轉移原理或差壓原理構成的風速傳感器，是農業氣候自動監測站風的參數測量的重要設備。

此外，近年來對環境機械能的收集已逐漸成為了能源和材料研究領域的熱點和重點。其中，風能作為一種大規模的可再生能源，在世界很多區域都有充裕的分布。相對于太陽能對時間與環境的嚴重依賴性，風能幾乎不分晝夜、季節和氣候環境的變化時刻存在于人們的身邊。然而遺憾的是，由于地域的限制，風能這種可持續的綠色能源在很多國家和地區都沒有被有效地開發利用。

因此如何制作出既能將利用風能轉化為電能，又能測出風速的裝置成為本發明的研究重點。

現今，對于風速的監測所用傳感器主要是基于超聲波時差法原理或差壓原理構成的風速傳感器。超聲波測風速是利用超聲波在空氣中傳播速度受風的影響來測風速的；差壓測量原理是通過測量風流引起的動壓和靜壓的差值來測量風速大小。

風力發電方面，傳統的風力發電系統結構一般由風輪、發電機、尾舵和電氣控制部分等構成。傳統的風力發電機組多由感應發電機或永磁同步發電機加AC/DC變換器、蓄電池、逆變器組成。在風的吹動下，風輪轉動起來，使空氣動力能轉變成了機械能(轉速+扭矩)。風輪的輪轂固定在發電機軸上，風輪的轉動驅動了發電機軸的旋轉，帶動永磁三相發電機發出三相交流電。風速的不斷變化、忽大忽小，發電機發出的電流和電壓也隨著變化。發出的電經過控制器的整流，由交流電變成了具有一定電壓的直流電，并向蓄電池進行充電。從蓄電池組輸出的直流電，用來為其他設備裝置供電。

一方面，對現有應用的風速傳感器系統來說，無論基于那種測量技術的風速傳感器，對獨立維持自身連續工作的風速傳感器來說，供電問題成為克制其網絡式發展的瓶頸。因為供電系統體積和數量過于龐大，甚至遠大于傳感網絡本身。另一方面，現有的風力發電機也存在著弊端，近年來報道的風力發電機主要是基于普通的電磁感應發電機。為了獲得較高的輸出功率和轉換效率，基于電磁感應發電機的風力發電機設備一般體積大、重量沉，因此難以大規模集成。從而進一步增加了發電機的復雜性與制造成本。在傳統的傳感網絡中，供電系統體積和數量過于龐大，甚至遠大于傳感網絡本身。

發明內容

為了解決農業風速測量且對其收集并將其轉化為摩擦電量，便于存儲的問題，對于風速檢測的電量來自于測量本身，本發明提供了一種基于風力驅動轉盤式納米摩擦發電機，利用該納米摩擦發電機產生的不同頻率的交流電信號，從而測算出風速，并能將電能儲存，為其他的傳感器供電，從而解決了傳感器系統的自供電或自驅動問題。