[发明专利]一种针对低风速的风能收集装置和方法

权利要求书

1.一种针对低风速的风能收集装置，其特征在于，包括支架(1)、弹簧(2)、介电弹性体薄膜(3)、U型连接架(4)和振子(5)；

所述的支架起支撑和固定的作用，U型连接架与支架铰接，使得U型连接架能够绕铰接点所在的直线左右摆动；U型连接架的铰接点的一侧安装有垂直设置的振子，另一侧安装有平行于振子的竖杆；所述的竖杆上设有垂直于U型连接架所在平面的弹簧和振动棒，弹簧两端通过支架固定，弹簧的中部与竖杆连接，振动棒的两侧设有一对介电弹性体薄膜，振动棒的端部与介电弹性体薄膜之间留有距离。

2.根据权利要求1所述的一种针对低风速的风能收集装置，其特征在于，所述的振动棒的端部设有橡胶圈。

3.根据权利要求1所述的一种针对低风速的风能收集装置，其特征在于，所述的介电弹性体薄膜通过一对安装板固定在振动棒的两侧，介电弹性体薄膜所在的平面与振动棒两端的运动弧线垂直。

4.根据权利要求1所述的一种针对低风速的风能收集装置，其特征在于，所述的介电弹性体薄膜的两端面设有电极并连接电能收集电路，随着介电弹性体薄膜的拉伸-压缩产生电容变化，进而改变电能收集电路的内部连接关系而产生电能并收集。

5.根据权利要求4所述的一种针对低风速的风能收集装置，其特征在于，所述的电能收集电路包括二阶自偏置电路、驻极体静电电压源、整流桥和稳压二极管；所述的介电弹性体薄膜两侧的电极、二阶自偏置电路、稳压二极管、整流桥分别与驻极体静电电压源并联。

6.根据权利要求5所述的一种针对低风速的风能收集装置，其特征在于，所述的二阶自偏置电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5和内部电容，内部电容包括电容值为C的第一电容和第三电容、以及电容值为C/2的第二电容和第四电容；

五个二极管串联后连接驻极体静电电压源，且串联后的二极管D1的负极接驻极体静电电压源的正极，二极管D5的正极接驻极体静电电压源的负极；第一电容一端连接二极管D2的正极，另一端连接驻极体静电电压源的正极；第二电容一端连接二极管D2的负极，另一端连接驻极体静电电压源的负极；第三电容一端连接二极管D4的正极，另一端连接驻极体静电电压源的正极；第四电容一端连接二极管D4的负极，另一端连接驻极体静电电压源的负极。

7.根据权利要求1所述的一种针对低风速的风能收集装置，其特征在于，所述的低风速范围为1-4m/s。

8.根据权利要求1所述的一种针对低风速的风能收集装置，其特征在于，所述的振子为方柱或梯形柱。

9.一种权利要求5所述的针对低风速的风能收集装置的风能收集方法，其特征在于，包括：

将一对介电弹性体薄膜两侧的电极分别连接一个电能收集电路，初始状态下，驻极体静电电压源向二阶自偏置电路和介电弹性体薄膜注入电荷，使得介电弹性体薄膜两端和二阶自偏置电路两端具有相等的初始低电压；

当风吹过振子时，振子发生驰振，带动U型连接架左右摆动，振动棒在U型连接架的带动下以及弹簧的作用下，其两端不断撞击两侧的介电弹性体薄膜，使得被撞击的介电弹性体薄膜不断产生拉伸-压缩形变，导致电容发生改变；其中，当介电弹性体薄膜被振动棒撞击时，介电弹性体薄膜两侧电压变小，由二阶自偏置电路向介电弹性体薄膜充电；当介电弹性体薄膜被释放时，介电弹性体薄膜两侧电压变大，由介电弹性体薄膜向二阶自偏置电路充电。

10.根据权利要求9所述的针对低风速的风能收集装置的风能收集方法，其特征在于，所述的介电弹性体薄膜两侧的交流电通过整流桥转换为直流电，用于向外部供电。