[發明專利]自適應寬速度范圍摩擦靜電風能采集及風速測量裝置

有效

• 申請號: 202010569216.5
• 申請日: 2020-06-20
• 公開（公告）號: CN111697872B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 王瓊;廖思華;姚明儒;李猛;王奇;黃煉;白泉;魏克湘;鄒鴻翔
• 申請（專利權）人: 湖南工程學院
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;H02N1/06;G01P5/08
• 代理公司: 上海科政專利代理事務所(普通合伙) 31463
• 代理人: 楊軍

本發明涉及一種自適應寬速度范圍摩擦靜電風能采集及風速測量裝置，包括防水葉片、上蓋板、中套、下底板，中套內部中央位置處安裝有轉軸，轉軸分別與上蓋板、下底板通過軸承連接，轉軸頂部穿過上蓋板后與防水葉片相連接，并在防水葉片的帶動下作旋轉運動，轉軸中部連接有若干自適應伸縮臂，自適應伸縮臂沿周向均勻分布，自適應伸縮臂末端連接有得電子駐電極板，中套內側設有鋁電極一和鋁電極二，鋁電極一與鋁電極二沿周向錯開布置，電子駐極體7在轉軸及自適應伸縮臂的帶動下與鋁電極一、鋁電極二依次接觸或分離；本發明同現有技術相比，既具有較好發電性能，又極大地減少了摩擦阻力和材料磨損，顯著提高了器件性能和使用壽命。

[技術領域]

本發明涉及小型風能采集技術領域，具體地說是一種自適應寬速度范圍摩擦靜電風能采集及風速測量裝置。

[背景技術]

摩擦納米發電機通過摩擦起電效應和靜電感應將機械能轉化為電能。基于摩擦起電效應，兩種對電子吸引能力不同的材料相互接觸時產生靜電荷；通過機械運動使正負靜電荷發生分離，從而兩種材料外側的電極之間產生電勢差。當兩個電極接通，兩個電極中的電子會因為電勢差的存在而產生流動，從而產生感應電流和電壓。目前，現有的摩擦納米發電機結構簡單、易集成，可小型化，適合低頻激勵，具有高電壓輸出；但是，基于摩擦納米技術的風能采集裝置存在一個關鍵問題是摩擦會產生較大的阻力和材料磨損，從而極大地影響了器件性能和使用壽命。

[發明內容]

本發明的目的就是要解決上述的不足而提供一種自適應寬速度范圍摩擦靜電風能采集及風速測量裝置，既具有較好發電性能，又極大地減少了摩擦阻力和材料磨損，顯著提高了器件性能和使用壽命，解決了現有風能采集技術環境適應性差、能量密度低、可靠性低等問題。

為實現上述目的設計一種自適應寬速度范圍摩擦靜電風能采集及風速測量裝置，包括防水葉片1、上蓋板2、中套3、下底板4、轉軸5，所述中套3為上下端敞口、內部設有空腔的筒狀，所述中套3上、下端敞口處分別裝設有上蓋板2、下底板4，所述中套3內部中央位置處安裝有轉軸5，所述轉軸5豎直布置，所述轉軸5分別與上蓋板2、下底板4通過軸承連接，所述轉軸5頂部穿過上蓋板2后與防水葉片1相連接，并在防水葉片1的帶動下作旋轉運動，所述轉軸5中部連接有若干自適應伸縮臂6，所述自適應伸縮臂6沿周向均勻分布，所述自適應伸縮臂6末端連接有得電子駐電極板7，所述中套3內側設有鋁電極一8和鋁電極二9，所述鋁電極一8與鋁電極二9沿周向錯開布置，所述得電子駐電極板7在轉軸5及自適應伸縮臂6的帶動下與鋁電極一8、鋁電極二9依次接觸或分離。

進一步地，所述防水葉片1設置有至少兩個，至少兩個防水葉片1沿周向均勻布置，所述防水葉片1通過連接筋18固定在連接套19上，所述轉軸5頂部穿過上蓋板2后伸入連接套19內，并通過連接套19、連接筋18由防水葉片1帶動作旋轉運動。

進一步地，所述防水葉片1橫截面呈弧形，且沿豎直方向延伸，所述防水葉片1底部設有防水板17。

進一步地，所述自適應伸縮臂6包括伸縮臂安裝架10、伸縮桿11、永磁體一12、永磁體二13，所述伸縮臂安裝架10上安裝有可沿徑向活動的伸縮桿11，所述伸縮桿11上套設有永磁體一12、永磁體二13，所述永磁體一12固定在伸縮臂安裝架10后端，且位于伸縮桿11后部，所述永磁體二13固定在伸縮桿11前部，所述永磁體一12與永磁體二13相互排斥構成非線性磁力彈簧，所述伸縮桿11末端固定有安裝板14，所述得電子駐電極板7粘貼在安裝板14上。

進一步地，所述伸縮桿11中部設置有螺紋，所述永磁體二13前側固定有調節螺母15，所述調節螺母15旋裝于伸縮桿11的螺紋段，所述永磁體二13通過螺紋段、調節螺母15固定在伸縮桿11上。

進一步地，所述伸縮臂安裝架10由安裝架底板20、前端板一21、前端板二22和后端板23構成，所述伸縮臂安裝架10縱截面呈E型，所述永磁體一12、永磁體二13設置在后端板23與前端板二22之間。