CN107781113A - 一种基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置 - Google Patents

一种基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置，包括相互平行设置的上基板和下基板，永磁发电机位于中心轴上，中心轴顶部连接风叶，所述上基板下表面依次设有第一电极层、第一介电层和低表面能材料层，下基板上表面依次设有第二电极层和第二介电层，所述第二介电层上固定有导电液滴阵列，所述永磁发电机通过整流电路连接第一电极层和第二电极层。本发明的有益效果是：电磁发电机为逆电润湿装置提供了偏置电压源，可根据不同的需要分别设置电磁发电机和逆电润湿装置的输出功率，调节两不同发电装置的输出功率比。通过基板的转动运动，实现风能到电能的转化，提高了机械能转化成电能的效率并达到可实际应用的水平。

Description

一种基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置
技术领域
本发明涉及一种风力发电装置，属于能量采集技术领域。
背景技术
近几十年来，随着世界经济的快速发展，地球上的化石燃料消耗速度飞快，照此速度，化石燃料将在未来的几十年里消耗殆尽。人们已经意识到这一点，并一直努力寻找化石燃料的替代品以防范未来可能出现的能源危机。风能、太阳能、潮汐能、地热能等绿色能源的开发都已经有成熟的技术并被应用于商业化运作。现有的风力发电技术主要是基于电磁感应原理，将风叶安装在迎风方向上，先利用风叶将风能转换成转动机械能，然后旋转的机械能驱动电磁发电机发电而将机械能转化成电能。现有技术没有公开基于逆向电润湿和电磁感应的复合方式将旋转的机械能转换成电能的技术方案。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种能够将旋转的机械能转化为电能的基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置。
本发明的技术方案是：一种基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置，包括相互平行设置的上基板和下基板，中心轴连接上基板和下基板，永磁发电机位于中心轴上，且与中心轴转动连接，中心轴顶部连接风叶，风叶在风力作用下驱动中心轴和上基板相对于固定的下基板和永磁发电机转动，所述上基板下表面依次设有第一电极层、第一介电层和低表面能材料层，下基板上表面依次设有第二电极层和第二介电层，所述第二介电层上固定有导电液滴阵列，所述永磁发电机通过整流电路连接第一电极层和第二电极层，第一电极层、第二电极层连接电能的输出端。
所述第一电极层包括交错铺设且呈放射性排列的第一金属电极面和第一介电面。
所述第二电极层包括交错铺设且呈放射性排列的第二金属电极面和第二介电面。
所述第一电极层、第二电极层材质包括导电的金属单质、固态合金、导电无机物及导电有机物中的任一种。
所述金属单质包括金、铂、银、铜、锡、锌、铝任一种，所述固态合金包括镁铝合金、黄铜、青铜、不锈钢、钛合金任一种。
所述第一电极层、第二电极层材质包括导电氧化物或石墨。
组成所述导电液滴阵列的导电液滴材质为液态金属或合金、无机盐溶液、有机盐溶液、无机酸溶液、有机酸溶液、碱溶液、融熔盐类中的任一种。
所述液态金属或合金包括：汞、铟、镓、镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、汞铊合金；
所述无机盐溶液包括：硝酸钠、氯化钠、氯化铜、氯化锌以及钾盐、钠盐、硝酸盐、铵盐；
所述有机盐溶液包括：醋酸钠、柠檬酸钾等以及钠、钾、铵的所有有机酸盐；
所述无机酸溶液包括：硫酸、硝酸、盐酸、磷酸；
所述有机酸溶液包括：乙酸、草酸、柠檬酸、丙烯酸；
所述碱溶液包括：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡；所述融熔盐类包括：1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
所述上基板和下基板材质包括：塑料、无机非金属材料；
所述塑料包括：PP、PE、PC、PMMA、PTFE、PVDF、PVC、PS、PF、PPS、POM、ABS；
所述无机非金属材料包括：硅、石英、云母、玻璃、碳化硅、石墨、金刚石、陶瓷、碳纤维。
所述上基板和下基板厚度100μm-5000μm，间隔为100μm-2000μm，所述上基板和下基板半径1cm-500cm。
本发明的有益效果是：本发明提供的是一种基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置，本方案中设置的永磁发电机可作为逆电润湿装置的偏置电压源，电磁发电机部分可以根据实际情况设计成旋转磁极式或旋转线圈式发电机，可根据不同的需要分别设置电磁发电机和逆电润湿装置的输出功率，调节两不同发电装置的输出功率比，相对于传统的利用电磁发电收集风能的技术，为风力的开发利用提供了一种新的设计，设置两平行的基板结构和机械装置，通过上基板的旋转运动，改变上下金属电极间所形成的电容容量的大小变化而引起电容对外放电，实现了风能到电能的转变。在实际应用中可以通过改变基板面积的大小、导电液滴阵列的数量及密度、以及设置基板阵列或变换装置的连接方式等方法都可以调节该装置的输出功率，以适应不同的用途。
附图说明
本发明共有附图7幅。
图1为本发明的结构示意图；
图2为上基板的第一金属电极条和第一介电条排列示意图；
图3为上基板及下表面结构的侧视图
图4为下基板及上表面的第一种结构图；
图5为本发明的侧视图；
图6为下基板及上表面的第二种结构图；
图7为第二种结构的下基板及上表面的俯视图。
图中附图标记如下：1、上基板，2、下基板，3.1、第一金属电极面，3.2、第一介电面，4、第一介电层，5、低表面能材料层，6、导电液滴阵列，7、第二介电层，8、第二电极层，8.1、第二金属电极面，8.2、第二介电面，9.1、永磁发电机，9.2、整流电路，10、输出端，11、中心轴，12、风叶。
具体实施方式
下面结合附图1-7对本发明做进一步说明：
一种基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置，包括相互平行设置的上基板1和下基板2，中心轴11连接上基板1和下基板2，永磁发电机9.1位于中心轴11上，且与中心轴11转动连接，中心轴11顶部连接风叶12，风叶12在风力作用下驱动中心轴11和上基板1相对于固定的下基板2和永磁发电机9.1转动，所述上基板1下表面依次设有第一电极层、第一介电层4和低表面能材料层5，下基板2上表面依次设有第二电极层8和第二介电层7，所述第二介电层7上固定有导电液滴阵列6，所述永磁发电机9通过整流电路9.2连接第一电极层和第二电极层8，第一电极层、第二电极层8连接电能的输出端10。
所述第一电极层包括交错铺设且呈放射性排列的第一金属电极面3.1和第一介电面3.2。
所述第二电极层8包括交错铺设且呈放射性排列的第二金属电极面8.1和第二介电面8.2。通过上基板的旋转运动，改变上下金属电极间所形成的电容容量的大小变化而引起电容对外放电，实现了风能到电能的转变。
所述第一电极层、第二电极层8材质包括导电的金属单质、固态合金、导电无机物及导电有机物中的任一种。
所述金属单质包括金、铂、银、铜、锡、锌、铝任一种，所述固态合金包括镁铝合金、黄铜、青铜、不锈钢、钛合金任一种。
所述第一电极层、第二电极层8材质包括导电氧化物或石墨。
组成所述导电液滴阵列6的导电液滴材质为液态金属或合金、无机盐溶液、有机盐溶液、无机酸溶液、有机酸溶液、碱溶液、融熔盐类中的任一种。
所述液态金属或合金包括：汞、铟、镓、镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、汞铊合金；
所述无机盐溶液包括：硝酸钠、氯化钠、氯化铜、氯化锌以及钾盐、钠盐、硝酸盐、铵盐；
所述有机盐溶液包括：醋酸钠、柠檬酸钾等以及钠、钾、铵的所有有机酸盐；
所述无机酸溶液包括：硫酸、硝酸、盐酸、磷酸；
所述有机酸溶液包括：乙酸、草酸、柠檬酸、丙烯酸；
所述碱溶液包括：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡；所述融熔盐类包括：1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
所述上基板1和下基板2材质包括：塑料、无机非金属材料；
所述塑料包括：PP、PE、PC、PMMA、PTFE、PVDF、PVC、PS、PF、PPS、POM、ABS；
所述无机非金属材料包括：硅、石英、云母、玻璃、碳化硅、石墨、金刚石、陶瓷、碳纤维。
所述上基板1和下基板2厚度100μm-5000μm，间隔为100μm-2000μm，所述上基板1和下基板2半径1cm-500cm。
本技术方案中所提出的电磁发电机部分可以根据实际情况设计成旋转磁极式或旋转线圈式发电机。逆电润湿发电部分只需设置两平行的基板结构和简单的机械装置，通过上基板的旋转运动，改变上下金属电极间所形成的电容容量的大小变化而引起电容对外放电，实现了机械能到电能的转变。在实际应用中可以通过改变基板面积的大小、导电液滴阵列的数量及密度、以及设置基板阵列或变换装置的连接方式等方法都可以调节该装置的输出功率，以适应不同的用途。在本方案中，电磁发电机为逆电润湿装置提供了偏置电压源。可根据不同的需要分别设置电磁发电机和逆电润湿装置的输出功率，调节两不同发电装置的输出功率比。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置，其特征在于，包括相互平行设置的上基板(1)和下基板(2)，中心轴(11)连接上基板(1)和下基板(2)，永磁发电机(9.1)位于中心轴(11)上，且与中心轴(11)转动连接，中心轴(11)顶部连接风叶(12)，风叶(12)在风力作用下驱动中心轴(11)和上基板(1)相对于固定的下基板(2)和永磁发电机(9.1)转动，所述上基板(1)下表面依次设有第一电极层、第一介电层(4)和低表面能材料层(5)，下基板(2)上表面依次设有第二电极层(8)和第二介电层(7)，所述第二介电层(7)上固定有导电液滴阵列(6)，所述永磁发电机(9)通过整流电路(9.2)连接第一电极层和第二电极层(8)，第一电极层、第二电极层(8)连接电能的输出端(10)。
2.根据权利要求1所述的一种基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置，其特征在于，所述第一电极层包括交错铺设且呈放射性排列的第一金属电极面(3.1)和第一介电面(3.2)。
3.根据权利要求1所述的一种基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置，其特征在于，所述第二电极层(8)包括交错铺设且呈放射性排列的第二金属电极面(8.1)和第二介电面(8.2)。
4.根据权利要求1所述的一种基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置，其特征在于，所述第一电极层、第二电极层(8)材质包括导电的金属单质、固态合金、导电无机物及导电有机物中的任一种。
5.根据权利要求4所述的一种基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置，其特征在于，所述金属单质包括金、铂、银、铜、锡、锌、铝任一种，所述固态合金包括镁铝合金、黄铜、青铜、不锈钢、钛合金任一种。
6.根据权利要求4所述的一种基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置，其特征在于，所述第一电极层、第二电极层(8)材质包括导电氧化物或石墨。
7.根据权利要求1所述的一种基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置，其特征在于，组成所述导电液滴阵列(6)的导电液滴材质为液态金属或合金、无机盐溶液、有机盐溶液、无机酸溶液、有机酸溶液、碱溶液、融熔盐类中的任一种。
8.根据权利要求7所述的一种基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置，其特征在于，所述液态金属或合金包括：汞、铟、镓、镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、汞铊合金；
所述无机盐溶液包括：硝酸钠、氯化钠、氯化铜、氯化锌以及钾盐、钠盐、硝酸盐、铵盐；
所述有机盐溶液包括：醋酸钠、柠檬酸钾等以及钠、钾、铵的所有有机酸盐；
所述无机酸溶液包括：硫酸、硝酸、盐酸、磷酸；
所述有机酸溶液包括：乙酸、草酸、柠檬酸、丙烯酸；
所述碱溶液包括：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡；所述融熔盐类包括：1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
9.根据权利要求1所述的一种基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置，其特征在于，所述上基板(1)和下基板(2)材质包括：塑料、无机非金属材料；
所述塑料包括：PP、PE、PC、PMMA、PTFE、PVDF、PVC、PS、PF、PPS、POM、ABS；
所述无机非金属材料包括：硅、石英、云母、玻璃、碳化硅、石墨、金刚石、陶瓷、碳纤维。
10.根据权利要求1所述的一种基于逆向电润湿和电磁感应的复合风力发电装置，其特征在于，所述上基板(1)和下基板(2)厚度100μm-5000μm，间隔为100μm-2000μm，所述上基板(1)和下基板(2)半径1cm-500cm。
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