[发明专利]一种利用正反转叶片收集风能的摩擦纳米发电机装置及其工作方法

说明书

本发明提供一种利用正反转叶片收集风能的摩擦纳米发电机装置及其工作方法，包括正反转双叶片和转盘式摩擦纳米发电机，正反转双叶片包括外叶片和内叶片，在不同方向吹来的风的作用下进行相对转动；转盘式摩擦纳米发电机包括第一转盘和第二转盘，第一转盘随外叶片转动，与外叶片连接的整体内部形成容纳空间；第二转盘随内叶片转动，与内叶片连接位于容纳空间内；第一转盘的顶部和底部的内表面均设有第一发电单元，第二转盘的顶部和底部的外表面均设有第二发电单元，位于顶部和底部的第一发电单元和第二发电单元在转动过程中进行摩擦发电。本发明可提高风能利用率，可在较小的体积下收集更多的风能。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体而言，尤其涉及一种利用正反转叶片收集风能的摩擦纳米发电机装置及其工作方法。

背景技术

当今社会在不断发展与进步，能源的使用量越来越大，与此同时世界还面临着化石能源的枯竭，此时基于摩擦电荷静电感应原理的摩擦纳米发电机被提出，并在短时间内快速发展，其制造工艺结构简单，材料便宜易获得，发电电压高等特点，使得摩擦纳米发电机成为未来收集各种环境能源转化为电能的重要选择。

新能源的开发利用不仅能够作为常规能源的补充，还能有效地降低对环境的污染。其中风能作为可再生的、无污染的自然能源得到了人们关注，目前国家建设的大型风力发电机主要是水平轴风力发电机，针对的是高风速的风能，难以收集到低风速。在垂直轴风力发电机这一块，目前的技术一般采用单个升力型或阻力型叶片，又或是同向组合型叶片。单个阻力型虽然有着不错的起动性能，但其风能利用率较低；单个升力型叶片则有较好的风能利用率，但其起动性能相对较差。同向组合型叶片虽然能同时改善风能利用率较低以及起动性能较差的缺点，但是在起动性能较好的情况下，难以达到一个较高的风能利用率。同时由于传统的风力发电机是基于电磁感应发电，在风力发电机小型化时，叶片难以获得驱动发电机的扭矩。因此如何能利用低风速，扩大风速的利用范围，提高风能的利用率，同时在小型的风力发电机中，能降低发电机所需要的扭矩，是现今技术难以达到的，也是一个急需解决的新问题。

发明内容

根据上述提出的单个阻力型虽然有着不错的起动性能，但其风能利用率较低；单个升力型叶片则有较好的风能利用率，但其起动性能相对较差；同向组合型叶片虽然能同时改善风能利用率较低以及起动性能较差的缺点，但是在起动性能较好的情况下，难以达到一个较高的风能利用率；同时由于传统的风力发电机是基于电磁感应发电，在风力发电机小型化时，叶片难以获得驱动发电机的扭矩的技术问题，而提供一种利用正反转叶片收集风能的摩擦纳米发电机装置及其工作方法。本发明主要利用在不同方向吹来的风的作用下使正反转双叶片进行相对转动，带动第一转盘和第二转盘也朝相反方向转动，覆盖在转盘上的尼龙膜与PVC膜接触摩擦分离，产生的电子转移通过金属电极(可选取铝箔)以及导线引出到用电设备或蓄电设备，从而完成摩擦纳米发电。

本发明采用的技术手段如下：

一种利用正反转叶片收集风能的摩擦纳米发电机装置，包括：相互连接的正反转双叶片和转盘式摩擦纳米发电机，所述正反转双叶片包括外叶片和内叶片，在不同方向吹来的风的作用下进行相对转动；所述转盘式摩擦纳米发电机包括第一转盘和第二转盘，所述第一转盘与外叶片连接的整体内部形成容纳空间，所述第一转盘随外叶片进行转动；所述第二转盘与内叶片相连，共同位于容纳空间内，所述第二转盘随内叶片进行转动；

所述第一转盘顶部和底部的内表面分别与第二转盘顶部和底部的外表面摩擦接触；其中，所述第一转盘的顶部和底部的内表面均设有第一发电单元，所述第二转盘的顶部和底部的外表面均设有第二发电单元，位于顶部和底部的第一发电单元和第二发电单元在转动过程中进行摩擦发电。

进一步地，还包括相连接的轴和框架，所述框架设有两个，分别与第一转盘的顶部和底部固定连接，两个框架的中部均设有支架，轴的上下部通过轴承分别与两个支架相连，轴承通过轴承固定件与支架固定连接；所述第二转盘的顶部和底部的中心均与轴固定连接。