[发明专利]一种基于介电弹性体的风力发电装置

说明书

本发明公开一种基于介电弹性体的风力发电装置，所述风力发电装置(100)包括底座板(1)、支架(2)、介电弹性体(3)、风车组件(4)、以及连杆(5)，所述支架(2)和所述介电弹性体(3)均设于所述底座板(1)上，所述风车组件(4)设于所述支架(2)上，所述连杆(5)的一端与所述介电弹性体(3)连接，其另一端受所述风车组件(4)驱动，所述风车组件(4)旋转驱动所述连杆(5)往复运动，使得所述介电弹性体(3)呈现周期性压缩与回弹的运动状态，实现机械能与电能的转换。本发明提供的风力发电装置利用介电弹性体周期性压缩与回弹的运动状态发电，与能量源直接耦合，无需中间转换环节，无运动频率要求，适用范围广。

技术领域

本发明涉及能源发电技术领域，具体涉及一种基于介电弹性体的风力发电装置。

背景技术

近年来，随着通信技术的发展，人类对电力的需求日趋增强，同时随着环保意识的进步，各种清洁能源的有效利用受到学界的广泛关注。

风能作为一种清洁的可再生能源，蕴量巨大，全球的风能约为2.74×10⁹MW，其中可利用的风能为2×10⁷MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。

风力发电的装置称作风力发电机组。目前风力发电机组的工作原理为电磁式，基本组成包括风轮、发电机、塔架，风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机均匀运转，把机械能转变为电能。铁塔作为构架支承风轮和发电机。现有的风力发电机组对风力的要求比较高，只有较大、较均匀的风力才能使得发电机发电，因此风力发电机组的位置一般比较偏远，远离城市，铁塔也一般修建得比较高，才能获得具有足够强度的风力。除此之外，风力发电机组一般还设有电子控制装置、偏航装置、液压系统、冷却系统等设备，因此现有的风力发电机组结构复杂，发电成本高，维护不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于介电弹性体的风力发电装置，用于解决现有的风力发电机组结构复杂、发电成本高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于介电弹性体的风力发电装置，所述风力发电装置包括底座板、支架、介电弹性体、风车组件、以及连杆，所述支架和所述介电弹性体均设于所述底座板上，所述风车组件设于所述支架上，所述连杆的一端与所述介电弹性体连接，其另一端受所述风车组件驱动，所述风车组件旋转驱动所述连杆往复运动，使得所述介电弹性体呈现周期性压缩与回弹的运动状态，实现机械能与电能的转换。

优选地，所述介电弹性体的数量为多个，相邻的两个所述介电弹性体的运动状态相反。

相邻的两个介电弹性体的运动状态相反，能够逐级提升电压，在介电弹性体的击穿电压以内，介电弹性体的发电量可以最大化，同时节省了后续介电弹性体的低压源。

优选地，所述介电弹性体包括平行间隔设置的上圆环、下圆环、以及夹持于所述上圆环和所述下圆环之间的弹性体薄膜，所述上圆环与所述连杆连接，所述下圆环固定于所述底座板上。

本发明提供的介电弹性体通过上下圆环将弹性体薄膜固定，可以获得较大的驱动力，满足对外做功的需要，同时上下圆环的质量增加很小，功率质量比可以成倍提高，而且通过上下圆环的结构也便于安装。

优选地，所述弹性体薄膜呈圆台形。

在介电弹性体的击穿电压范围内，与圆柱形结构相比圆台形结构不易破裂，而且受力均匀，发电效率更高。

优选地，所述弹性体薄膜包括聚合物层、以及涂覆于所述聚合物层的两侧的柔性电极层。

本发明提供的风力发电装置通过聚合物层的压缩和回弹完成电能和机械能的转换，能量密度高，转换效率高。