CN104343637A - 风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风力发电装置，包括机体（1）和设置在机体（1）中的风能接收组件（2）、传动组件（3）、至少一个发电组件（4），风能接收组件（2）通过传动组件（3）与发电组件（4）相连，其中，发电组件（4）包括杠杆部件（41）和设置在杠杆部件（41）上的摩擦发电部件（42），传动组件（3）上设置有凸轮（5），凸轮（5）与杠杆部件（41）相接触，并驱动杠杆部件（41）往复运动，摩擦发电部件（42）在杠杆部件（41）的往复运动中产生电能。本发明的风力发电装置通过利用蜗轮蜗杆啮合、凸轮传动、杠杆原理可以将收集到的风能高效地转化为机械能，并进而利用摩擦发电部件产生出电能，实现了利用风能的高效发电。

Description

风力发电装置

技术领域

本发明涉及一种风力发电装置，尤其涉及一种利用收集的风能进行摩擦发电的风力发电装置。

背景技术

随着科技的进步以及工业的迅猛发展，人类对能源的需求越来越多，在可利用的能源日趋减少的情形下，人类不得不寻找新能源。风能作为自然界存在的巨大能量和清洁的可再生能源，由于其不需使用燃料，也不会产生辐射或空气污染的优点，得到了人们的高度关注和广泛应用。

风力发电的原理是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。其中包括将风的动能转化为机械能，再把机械能转化为电能两个过程。将机械能转化为电能的方式大致有三种：静电、压电和电磁。传统的风能发电系统通常采用电磁感应的方式，这种风能发电系统体积庞大，成本高昂，同时在运输和安装的过程中，给用户带来了极大的不便；而压电式风能发电系统由于常规压电材料复杂的化学成分及晶体结构，难以实现大功率与小尺寸的结合。由此可见，传统的风力发电方式，无论其采用电磁感应的方式还是采用压电方式都具有无法弥补的缺陷。

相比之下，通过第一种方式，即静电的方式，从环境中回收机械能，完成对风能的收集则会更加有利。该方式可由摩擦发电机来实现。摩擦发电机中包含由薄膜材料构成的摩擦界面，当摩擦界面受到外力挤压时则会相互接触并摩擦，由此产生电能，从而实现了将机械能转变成电能的过程。从发电技术指标上看，最初，这种摩擦发电机产生的电压只能达到5V，通过研究和设计改进，现在，该发电机产生的电压可高达1000V，输出功率可达128mW/cm³。由此可见，在风力发电中采用摩擦发电机通过静电方式将机械能转化为电能是一种可行的方案。但现有的通过摩擦发电的风能收集装置对风能收集的效率很低，尤其是在瞬间高风能和连续高风能时，风能的浪费更为明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够高效地利用风能进行摩擦发电的风力发电装置。

为实现上述目的，本发明的风力发电装置的具体技术方案为：

一种风力发电装置，包括机体和设置在机体中的风能接收组件、传动组件、至少一个发电组件，风能接收组件通过传动组件与发电组件相连，其中，发电组件包括杠杆部件和设置在杠杆部件上的摩擦发电部件，传动组件上设置有凸轮，凸轮与杠杆部件相接触，并驱动杠杆部件往复运动，摩擦发电部件在杠杆部件的往复运动中产生电能。

与现有风力发电装置相比，本发明的风力发电装置具有以下优点：本发明的风力发电装置通过利用蜗轮蜗杆啮合、凸轮传动、杠杆原理可以将收集到的风能高效地转化为机械能，并进而利用摩擦发电部件产生出电能，实现了利用风能的高效发电，且在瞬间高风能和连续高风能时都能够保证能量的正常、稳定转化，增强了生产的连续性和安全性。

同时，本发明的风力发电装置中将摩擦发电部件的第一发电部和第二发电部分开设置，确保了发电过程中摩擦发电部件的第一发电部和第二发电部的正常分离，增加了装置的适应能力。

此外，本发明的风力发电装置结构简单，体积小，易于实现高密度集成，因此可以在大大减小风力发电装置尺寸的同时，又具有较高的能量效率和密度，具有广泛的前景。

附图说明

图1为本发明的风力发电装置的第一实施例的俯视图；

图2为图1中的风力发电装置的主视图；

图3为图2中的摩擦发电部件的结构示意图；

图4为图1中的风力发电装置的第一改进实施例的俯视图；

图5为图1中的风力发电装置的第二改进实施例的剖视图；

图6为本发明的风力发电装置的第二实施例的俯视图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种风力发电装置做进一步详细的描述。

如图1和图2所示，其示出了本发明的风力发电装置的第一实施例。本实施例中，风力发电装置包括机体1和设置在机体1中的风能接收组件2、传动组件3、发电组件4，风能接收组件2通过传动组件3与发电组件4相连。运行时，风能接收组件2用于将环境中的风能转换为机械能，并通过传动组件3将机械能传递给发电组件4，进而通过发电组件4将机械能转换成电能。

其中，本实施例中的机体1为半封闭的壳体结构，包括底壁和侧壁，用于承载本发明的风力发电装置中的其他组件。当然，应理解的是，本发明中的机体1的形状并不局限于上述文字描述和附图中显示的结构，根据具体应用，本发明中的机体1的形状可灵活设置，如圆筒形、矩形等。

进一步，设置在机体1中的风能接收组件2主要用于收集环境中的风能，以便为本发明的风力发电装置提供原始动力。具体来说，参见图2，本实施例中传动组件3的底端设置在机体1的底壁上，而风能接收组件2则固定设置在传动组件3的顶端，并从机体1的顶部伸出，由此本实施例中的风能接收组件2能够收集环境中的风能，并在风能的作用下旋转，以将风能转换为机械能。应注意的是，本实施例中的风能接收组件可以是风杯或风叶等类似部件，虽然本发明中主要以风杯为例进行描述，但本领域技术人员能够理解的是，本发明中的风能接收组件并不限于风杯这一种形式，任何能够在受到风力作用时旋转以收集风能的部件都可以作为本发明中的风能接收组件。

仍参见图1和图2，本发明中的风能接收组件2与发电组件4通过传动组件3相连，并通过传动组件3将风能接收组件2产生的机械能传递给发电组件4，以产生电能。具体来说，本实施例中的传动组件3包括竖直传动部件31和水平传动部件32，其中，竖直传动部件31的底端设置在机体1的底壁上，而竖直传动部件31的顶端则从机体1的顶部伸出，风能接收组件2固定设置在竖直传动部件31的顶端上，且在风能接收组件2旋转时能够带动竖直传动部件31一起转动，从而将风能接收组件2产生的机械能传递出去。

进一步，本实施例中的竖直传动部件31上形成有蜗杆状结构，而水平传动部件32上则形成有蜗轮状结构，竖直传动部件31上的蜗杆状结构与水平传动部件32上的蜗轮状结构相配合，使得竖直传动部件31和水平传动部件32之间形成啮合传动，从而将竖直传动部件31的横向转动转换为水平传动部件32的纵向转动。应注意的是，本实施例中虽将竖直传动部件31和水平传动部件32描述为蜗轮蜗杆传动，但本发明中并不局限于此，凡是能够实现竖直传动部件31和水平传动部件32之间啮合传动的结构皆可用于本发明中。

具体参见图2，本实施例中的水平传动部件32上设置有凸轮5，水平传动部件32通过凸轮5与发电组件4相接触，以将来自竖直传动部件31的机械能通过凸轮5传递给发电组件4。如图2所示，本实施例中的发电组件4设置在机体1的底壁上，包括杠杆部件41和设置在杠杆部件41上的摩擦发电部件42，杠杆部件41与水平传动部件32上的凸轮5相接触，以在凸轮5传递来的机械能的作用下进行往复运动，而设置在杠杆部件41上的摩擦发电部件42能够在杠杆部件41往复运动时产生电能，从而实现本发明的风力发电装置的发电功能。

进一步，本实施例的发电组件4中的杠杆部件41和摩擦发电部件42的具体结构如图2所示。其中，杠杆部件41包括杆体411和固定设置在机体1的底壁上的支座412，支座412用于支撑杆体411，杆体411的一端位于水平传动部件32上的凸轮5的下方，并能够与凸轮5相接触，而另一端则设置有加重块413，以便使杆体411远离凸轮5的一端自动向下倾斜。

进一步，发电组件4中的摩擦发电部件42设置在杆体411的两端，包括第一发电部421和第二发电部422，第一发电部421和第二发电部422相互接触摩擦能够产生电能。具体来说，摩擦发电部件42中的第一发电部421设置在杆体411端部的底面上，而第二发电部422则设置在机体1的底壁上与第一发电部421相对的位置，以使第一发电部421和第二发电部422能够接触并产生摩擦，从而产生电能。应注意的是，为保证杆体411两端的高度一致，杆体411上与凸轮5接触的一端可设置高度调节块6，以使摩擦发电部件42中的第一发电部421和第二发电部422达到最佳的接触效果。

参见图3，其示出了本实施例中的摩擦发电部件42的结构示意图。其中，摩擦发电部件42中的第一发电部421包括第一电极4211和第一高分子聚合物绝缘层4212，第二发电部422包括第二电极4221以及第二高分子聚合物绝缘层4222。应注意的是，本实施例中第一电极4211和第二电极4221为摩擦发电部件42的输出电极，与外电路相连。

在图3所示的结构中，第一高分子聚合物绝缘层4212和第二高分子聚合物绝缘层4222作为摩擦发电部件42的两个摩擦界面，下面具体介绍一下这两个摩擦界面摩擦发电的原理：当杠杆部件41在凸轮5和加重块413的作用下运动时，位于杆体411上的第一发电部421随之运动，而位于机体1的底壁上的第二发电部422相对静止，因而第一发电部421中的第一高分子聚合物绝缘层4212将会周期性地摩擦第二发电部422中的第二高分子聚合物绝缘层4222，导致第一高分子聚合物绝缘层4212和第二高分子聚合物绝缘层4222表面因为摩擦而产生静电荷，静电荷的产生会使第一电极4211和第二电极4221之间的电容发生改变，从而导致第一电极4211和第二电极4221之间出现电势差。当第一电极4211和第二电极4221被外电路连通时，该电势差将会在外电路中形成交流脉冲电信号，从而实现发电的目的。

另外，为了提高摩擦发电部件42的发电能力，在第一高分子聚合物绝缘层4212和第二高分子聚合物绝缘层4222相互接触的两个面中的至少一个面上可以进一步设置微纳结构（图中未示）。因此，第一高分子聚合物绝缘层4212和第二高分子聚合物绝缘层4222的相对表面能够更好地接触摩擦，并在第一电极4211和第二电极4221处感应出较多的电荷。

上述的微纳结构具体可以采取如下两种可能的实现方式：第一种方式为，该微纳结构是微米级或纳米级的非常小的凹凸结构。该凹凸结构能够增加摩擦阻力，提高发电效率。所述凹凸结构能够在薄膜制备时直接形成，也能够用打磨的方法使第一高分子聚合物绝缘层和/或第二高分子聚合物绝缘层的表面形成不规则的凹凸结构。具体地，该凹凸结构可以是半圆形、条纹状、立方体型、四棱锥型、或圆柱形等形状的凹凸结构。第二种方式为，该微纳结构是纳米级孔状结构，此时第一高分子聚合物绝缘层所用材料优选为聚偏氟乙烯（PVDF），其厚度为0.5-1.2mm（优选1.0mm），且其相对第二发电部的面上设有多个纳米孔。其中，每个纳米孔的尺寸，即宽度和深度，可以根据应用的需要进行选择，优选的纳米孔的尺寸为：宽度为10-100nm以及深度为4-50μm。纳米孔的数量可以根据需要的输出电流值和电压值进行调整，优选的这些纳米孔是孔间距为2-30μm的均匀分布，更优选的平均孔间距为9μm的均匀分布。

在上面介绍的摩擦发电部件中，第一电极或第二电极可以是具有电传导性的金属电极、石墨烯、银纳米线涂层或其他透明导电膜（例如AZO、FTO）等，或者，还可以是铟锡氧化物、金属或合金，其中金属可以是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金可以是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。

第一高分子聚合物绝缘层或第二高分子聚合物绝缘层可以是聚四氟乙烯、PET塑料、固化的聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺薄膜、或掺杂氧化锌纳米线且具有微孔结构的聚偏氟乙烯等高分子材料中的一种；或者，第一高分子聚合物绝缘层或第二高分子聚合物绝缘层还可以是具有微孔结构的纤维素、聚酯纤维、人造纤维中的一种。另外，上述的第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层还可以分别选自苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维（再生）海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的一种。其中，第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层的材质优选不同，从而可以提高摩擦效果。上述的第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层可以防止第一电极和第二电极之间产生的电势差在内部中和。由此可见，在图3所示的四层结构（第一电极、第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层和第二电极）的摩擦发电部件中，主要是通过聚合物（第一高分子聚合物绝缘层）与聚合物（第二高分子聚合物绝缘层）之间的摩擦来发电的。

另外，除了图3所示的通过四层结构来实现摩擦发电部件的方式之外，在本发明的其他实施例中，还可以采用其它方式来实现摩擦发电部件。例如，也可以省去上述四层结构中的第一高分子聚合物绝缘层或第二高分子聚合物绝缘层，使摩擦发电部件成为三层结构。当省去第一高分子聚合物绝缘层时，第一电极和第二高分子聚合物绝缘层作为摩擦发电部件的两个摩擦界面进行摩擦，这时，同样可以在第一电极和第二高分子聚合物绝缘层相互接触的两个面中的至少一个面上设有微纳结构；当省去第二高分子聚合物绝缘层时，第二电极和第一高分子聚合物绝缘层作为摩擦发电部件的两个摩擦界面进行摩擦，这时，同样也可以在第二电极和第一高分子聚合物绝缘层相互接触的两个面中的至少一个面上设有微纳结构，以便提高发电效率。三层结构的发电机的发电原理与四层结构类似，此处不再赘述。另外，在三层结构的发电机中，通过金属和聚合物进行摩擦，由于金属容易失去电子，因此采用金属与聚合物摩擦能够提高能量输出。

其中，在三层结构的摩擦发电部件中，由于省去了一层高分子聚合物绝缘层，因此，不具有高分子聚合物绝缘层的发电部中的电极由于需要作为摩擦电极（即金属）与第一高分子聚合物绝缘层进行摩擦，因此其材料可以选自金属或合金，其中金属可以是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金可以是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。另一电极由于不需要进行摩擦，因此，除了可以选用上述罗列的金属或合金材料之外，其他能够制作电极的材料也可以应用，例如，还可以选用铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜等非金属材料。三层结构的摩擦发电部件中的高分子聚合物绝缘层的材质与四层结构中的材质相同，此处不再赘述。

下面结合图1和图2对本发明的风力发电装置的运行步骤进行详细说明（风能接收组件2是以风杯为例，且包括三个风杯，分别为第一风杯21、第二风杯22和第三风杯23，每相邻的两个风杯之间的夹角约为120度）：

参照图1，假若风从右方吹来，第一风杯21与风向接近平行，风对第一风杯21的压力在垂直于风杯轴向上的分力近似为零，而第二风杯22与第三风杯23同风向近似60度角相交，对第三风杯23而言，其是凹面迎着风，承受的风压最大，第二风杯22则是凸面迎风，风的绕流作用使其所受风压比第三风杯23小，由于第二风杯22与第三风杯23在垂直于风杯轴方向上的压力差，从而使风杯开始逆时针方向旋转，产生圆周运动。由此，通过风能接收组件2（第一风杯21、第二风杯22和第三风杯23）的旋转将风能转换为了机械能。

参见图2，风能接收组件2旋转的同时会带动传动组件3中的竖直传动部件31一起转动，相应的，由于竖直传动部件31与水平传动部件32为蜗轮蜗杆啮合连接，因此竖直传动部件31的转动会通过彼此之间的机械啮合结构传递给水平传动部件32，也即竖直传动部件31的横向转动会转换为水平传动部件32的纵向转动。

进一步，水平传动部件32上的凸轮5会随水平传动部件32一起做纵向转动。假设与凸轮5接触的杆体411的一端的初始位置是与凸轮5的凸点相接触（图2中所示位置），也即位于杆体411的该端部的摩擦发电部件42中的第一发电部421和第二发电部422是相互接触的；而此时杆体411的另一端则是远离机体1的底壁，也即杆体411的该端部的摩擦发电部件42中的第一发电部421和第二发电部422是相互分开的。

水平传动部件32带动凸轮5转动，并使杆体411的一端与凸轮5的凹点逐渐接触时，也即位于杆体411的该端部的摩擦发电部件42中的第一发电部421和第二发电部422逐渐分开；此时杆体411的另一端则会在加重块413的作用下向下移动，也即位于杆体411的该端部的摩擦发电部件42中的第一发电部421和第二发电部422逐渐靠近，直至第一发电部421和第二发电部422完全接触。

水平传动部件32带动凸轮5继续转动，并使凸轮5的凸点与杆体411的一端逐渐接触，也即返回初始位置，此时，远离凸轮5的杆体411的端部的摩擦发电部件42中的第一发电部421和第二发电部422逐渐分开，而与凸轮5接触的杆体411的端部的摩擦发电部件42中的第一发电部421和第二发电部422则会逐渐接触，直至第一发电部421和第二发电部422完全接触。

以上过程即完成一次发电，而随着凸轮5的连续转动，位于杆体411两端的摩擦发电部件42中的第一发电部421和第二发电部422重复分开、接触的动作，从而不断的产生电能。

本发明的风力发电装置中将摩擦发电部件42中的第一发电部421和第二发电部422分别设置，确保了发电过程中摩擦发电部件42的第一发电部421和第二发电部422的正常分离，增加了装置的适应能力。而传统的摩擦发电部件中的第一发电部和第二发电部是连接在一起的，由于风速越大，第二风杯22与第三风杯23起始的压力差就越大，产生的加速度也就越大，使得风杯转动也越快，从而导致传动组件3转动也越快，相应的凸轮5的转动也就越快，而当风速达到一定值时，传统的摩擦发电部件在被加重块413第一次压缩完后还未分离时，加重块413第二次又对其压缩，会导致装置不能正常工作。

如图4和图5所示，其示出了本发明的风力发电装置的第一改进实施例和第二改进实施例。其中，如图4所示，本发明的风力发电装置的第一改进实施例中，在机体1上沿水平方向并排设置有多个发电组件4，相应的，传动组件3中的水平传动部件32上也对应设置有多个凸轮5。本实施例中通过一个水平传动部件32带动多个凸轮5进行转动，从而实现多个发电组件4一起发电，增强了本发明的风力发电装置的发电强度，以满足不同的生产需求。

而如图5所示，本发明的风力发电装置的第二改进实施例中，传动组件3包括一个竖直传动部件31和多个水平传动部件32，也即一个竖直传动部件31与多个水平传动部件32相啮合，而且每个水平传动部件32处都对应设置一个发电组件4，也即在机体1上沿纵向方向并排设置多个发电组件4。由此，当竖直传动部件31转动时，会同时带动多个水平传动部件32转动，从而使多个发电部件4一起发电，与第一改进实施例一样，也可增强了本发明的风力发电装置的发电强度，以满足不同的生产需求。

进一步，参见图6，其示出了本发明的风力发电装置的第二实施例。本实施例中，风力发电装置也包括机体1和设置在机体1中的风能接收组件2、发电组件4，风能接收组件2通过传动组件3与发电组件4相连，而且本实施例中的各组件与第一实施例中的组件结构都比较相似，具体设置细节可参照上面的描述。

具体来说，本实施例中，传动组件3仅包括竖直传动部件31，竖直传动部件31的底端设置在机体1的底壁上，风能接收组件2设置在竖直传动部件31的顶端，且从机体1的顶部伸出。凸轮5设置在竖直传动部件31上，竖直传动部件31通过凸轮5与发电组件4相接触，以将来自风能接收组件2的机械能通过凸轮5传递给发电组件4。

进一步，本实施例中的发电组件4设置在机体1的侧壁上，也包括杠杆部件41和设置在杠杆部件41上的摩擦发电部件42，杠杆部件41与竖直传动部件31上的凸轮5相接触。杠杆部件41则包括杆体411和支座412，支座412固定设置在机体1的侧壁上，支座412用于支撑杆体411。杆体411的一端位于竖直传动部件31上的凸轮5与机体1的侧壁之间，并能够与凸轮5相接触，而另一端则设置有弹性部件414，弹性部件414的一端与杆体411的端部相连，另一端则与机体1的侧壁相连，本实施例中弹性部件414的作用与第一实施例中的加重块413的作用相同，都是为了使杆体411远离凸轮5的一端能够自动朝向机体侧壁或底壁倾斜。

进一步，本实施例中，摩擦发电部件42也是设置在杆体411的两端，且设置方式与第一实施例中相似，摩擦发电部件42包括第一发电部421和第二发电部422，第一发电部421位于杆体411的端部面向机体1侧壁的位置处，而第二发电部422则设置在机体1侧壁上与第一发电部421相对的位置，以使第一发电部421和第二发电部422能够相互接触摩擦，进而产生电能。应注意的是，本实施例中的摩擦发电部件42的结构与上面第一实施例中描述的摩擦发电部件的结构相似，可参照上面第一实施例中的描述，此处不再赘述。

由此，本实施例中，当风能作用于风能接收组件2时，风能接收组件2带动竖直传动部件31一起转动，从而位于竖直传动部件31上的凸轮5也相应的做圆周运动。凸轮5的凸点与杆体411的一端周期性的接触，使得杆体411在凸轮5的凸点和杆体411端部设置的弹性部件414的作用下呈现杠杆运动，从而使位于杆体411端部的摩擦发电部件42中的第一发电部421和第二发电部422周期性的接触、分开，完成发电功能。

应注意的是，本实施例中为增强发电强度，可在机体1的两个侧壁上都设置有发电组件4，如图5所示，使得竖直传动部件31上的凸轮5与机体1两侧壁上的发电组件4同时接触，从而实现多个发电组件4同时发电，以增强本发明的风力发电装置的发电强度。此外，本实施例中的风力发电装置也可与第一实施例的第二改进实施例一样，在机体1的纵向方向上设置有多个发电组件4，也即在竖直传动部件31上设置多个凸轮5，使多个凸轮5与多个发电组件4相接触，从而也能实现增强发电强度的效果。

进一步地，由于风速、用电需求等存在变化，导致风力发电装置产生的电能可能一时无法用尽，因此有必要对多余的电能进行存储，以备需求过大或发电量不足时使用。对此，本发明的风力发电装置中还包括储能组件（图中未示），该储能组件与摩擦发电部件的输出端相连，用于对摩擦发电部件产生的电能进行存储。

下面具体介绍一下储能组件的结构。由于摩擦发电部件产生的是交流电，交流电因其形式的特殊性而无法直接存储，所以要经过一系列处理使其转变为直流电才能存储。对此，储能组件可以包括整流器、滤波电容、DC/DC变换器和储能部件。其中，整流器的两个输入端与摩擦发电部件的输出端相连，整流器本质上是一种将交流电能转变为直流电能的电路，其原理是利用二极管的单向导通功能，把交流电转换成单向的直流脉动电压。在整流器的输出端跨接有滤波电容，利用该滤波电容的充放电特性，使整流后的直流脉动电压变成相对比较稳定的直流电压。进一步，将滤波后的直流电压接入DC/DC变换器，对其进行变压处理，得到适合给储能部件进行充电的电信号。至此摩擦发电部件产生的交流电已经转变为可存储的直流电，并最终储存在指定的储能部件中。储能部件可以选用锂离子电池、镍氢电池、铅酸电池或超级电容器。由此可见，本发明通过对自然环境中的风能进行收集，经过一系列的转化变为电能，既可直接使用也可通过后续的储能组件将产生的电能进行存储，从而达到了对风能收集的目的。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (19)

1.一种风力发电装置，包括机体（1）和设置在机体（1）中的风能接收组件（2）、传动组件（3）、至少一个发电组件（4），风能接收组件（2）通过传动组件（3）与发电组件（4）相连，其特征在于，发电组件（4）包括杠杆部件（41）和设置在杠杆部件（41）上的摩擦发电部件（42），传动组件（3）上设置有凸轮（5），凸轮（5）与杠杆部件（41）相接触，并驱动杠杆部件（41）往复运动，摩擦发电部件（42）在杠杆部件（41）的往复运动中产生电能。

2.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，传动组件（3）包括竖直传动部件（31）和水平传动部件（32），竖直传动部件（31）的底端固定在机体（1）的底壁上，顶端设置有风能接收组件（2），竖直传动部件（31）和风能接收组件（2）一起转动，竖直传动部件（31）和水平传动部件（32）之间啮合传动。

3.根据权利要求2所述的风力发电装置，其特征在于，竖直传动部件（31）上形成有蜗杆状结构，水平传动部件（32）上形成有蜗轮状结构，竖直传动部件（31）上的蜗杆状结构与水平传动部件（32）上的蜗轮状结构相配合，形成啮合传动。

4.根据权利要求2或3所述的风力发电装置，其特征在于，水平传动部件（32）上设置有凸轮（5），水平传动部件（32）通过凸轮（5）与发电组件（4）相接触，以将来自竖直传动部件（31）的机械能通过凸轮（5）传动给发电组件（4）。

5.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，发电组件（4）中的杠杆部件（41）包括杆体（411）和固定设置在机体（1）的底壁上的支座（412），支座（412）用于支撑杆体（411），杆体（411）的一端位于凸轮（5）的下方，并能够与凸轮（5）相接触，另一端设置有加重块（413），以便使杆体（411）上远离凸轮（5）的一端自动向下倾斜。

6.根据权利要求5所述的风力发电装置，其特征在于，发电组件（4）中的摩擦发电部件（42）设置在杆体（411）的两端，包括第一发电部（421）和第二发电部（422），第一发电部（421）设置在杆体（411）端部的底面上，第二发电部（422）设置在机体（1）的底壁上与第一发电部（421）相对的位置，第一发电部（421）和第二发电部（422）相互接触摩擦能够产生电能。

7.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，机体（1）中沿水平方向并排设置有多个发电组件（4），传动组件（3）上对应设置有多个凸轮（5），传动组件（3）驱动多个发电组件（4）一起发电。

8.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，机体（1）上沿纵向方向并排设置有多个发电组件（4），传动组件（3）上对应设置有多个凸轮（5），传动组件（3）驱动多个发电组件（4）一起发电。

9.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，传动组件（3）包括竖直传动部件（31），竖直传动部件（31）的底端设置在机体（1）的底壁上，风能接收组件（2）设置在竖直传动部件（31）的顶端，凸轮（5）设置在竖直传动部件（31）上，竖直传动部件（31）通过凸轮（5）与发电组件（4）相接触，以将来自风能接收组件（2）的机械能通过凸轮（5）传递给发电组件（4）。

10.根据权利要求9所述的风力发电装置，其特征在于，发电组件（4）中的杠杆部件（41）包括杆体（411）和固定设置在机体（1）的侧壁上的支座（412），支座（412）用于支撑杆体（411），杆体（411）的一端位于竖直传动部件（31）上的凸轮（5）与机体（1）的侧壁之间，并能够与凸轮（5）相接触，另一端设置有弹性部件（414），弹性部件（414）的一端与杆体（411）的端部相连，另一端与机体（1）的侧壁相连，以使杆体（411）上远离凸轮（5）的一端能够自动朝向机体侧壁倾斜。

11.根据权利要求10所述的风力发电装置，其特征在于，发电组件（4）中的摩擦发电部件（42）设置在杆体（411）的两端，包括第一发电部（421）和第二发电部（422），第一发电部（421）设置在杆体（411）的端部面向机体（1）侧壁的位置处，第二发电部（422）设置在机体（1）侧壁上与第一发电部（421）相对的位置，第一发电部（421）和第二发电部（422）相互接触摩擦能够产生电能。

12.根据权利要求9所述的风力发电装置，其特征在于，机体（1）的侧壁上设置有多个发电组件（4），竖直传动部件（41）上的凸轮（5）与机体（1）侧壁上的多个发电组件（4）同时接触，使多个发电组件（4）同时发电。

13.根据权利要求6或11所述的风力发电装置，其特征在于，

第一发电部（421）包括：层叠设置的第一电极（4211）和第一高分子聚合物绝缘层（4212）；

第二发电部（422）包括：层叠设置的第二电极（4221）和第二高分子聚合物绝缘层（4222）；

其中，第一发电部（421）中的第一高分子聚合物绝缘层（4212）和第二发电部（422）中的第二高分子聚合物绝缘层（4222）相互接触。

14.根据权利要求13所述的风力发电装置，其特征在于，第一发电部（421）中的第一高分子聚合物绝缘层（4212）和第二发电部（422）中的第二高分子聚合物绝缘层（4222）相互接触的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。

15.根据权利要求6或11所述的风力发电装置，其特征在于，

第一发电部（421）包括：第一电极（4211）；

第二发电部（422）包括：层叠设置的第二电极（4221）和第二高分子聚合物绝缘层（4222）；

其中，第一发电部（421）中的第一电极（4211）和第二发电部（422）中的第二高分子聚合物绝缘层（4222）相互接触。

16.根据权利要求15所述的风力发电装置，其特征在于，第一发电部（421）中的第一电极（4211）和第二发电部（422）中的第二高分子聚合物绝缘层（4222）相互接触的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。

17.根据权利要求6或11所述的风力发电装置，其特征在于，

第一发电部（421）包括：层叠设置的第一电极（4211）和第一高分子聚合物绝缘层（4212）；

第二发电部（422）包括：第二电极（4221）；

其中，第一发电部（421）中的第一高分子聚合物绝缘层（4212）和第二发电部（422）中的第二电极（4221）相互接触。

18.根据权利要求17所述的风力发电装置，其特征在于，第一发电部（421）中的第一高分子聚合物绝缘层（4212）和第二发电部（422）中的第二电极（4221）相互接触的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。

19.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，还设置有储能组件，储能组件与摩擦发电部件（42）相连，包括顺次连接的整流器、滤波电容、DC/DC变换器和储能部件。