CN203219207U - 风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电装置，用以解决现有技术中的风力发电机体积庞大，成本高昂的问题。该风力发电装置包括：至少一个摩擦发电机，以及支撑所述至少一个摩擦发电机的支撑部件，其中，每个摩擦发电机进一步包括：依次层叠设置的第一电极、第一高分子聚合物绝缘层和第二电极，其中，所述第一电极设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上，且所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与所述第二电极相对设置，所述第一电极和第二电极为所述摩擦发电机的输出端。

Description

风力发电装置

技术领域

本实用新型涉及电力领域，特别涉及一种风力发电装置。

背景技术

日常生活中，风力发电是一种较为常见的方法。其中，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。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。但是，传统的风力发电机体积庞大，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。因此，目前迫切地需要一种体积小、成本低、能有效的收集风能的风力发电装置。

实用新型内容

本实用新型公开了一种风力发电装置，用以解决现有技术中的风力发电机体积庞大，成本高昂的问题。

一种风力发电装置，包括：至少一个摩擦发电机，以及支撑所述至少一个摩擦发电机的支撑部件，其中，每个摩擦发电机进一步包括：依次层叠设置的第一电极、第一高分子聚合物绝缘层和第二电极，其中，所述第一电极设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上，且所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与所述第二电极相对设置，所述第一电极和第二电极为所述摩擦发电机的输出端。

本实用新型实施例中，通过支撑部件来支撑摩擦发电机，从而使摩擦发电机自然地暴露在风中，能够在风力作用下发生机械形变，从而将机械能转化为电能。因而实现了利用风能进行发电的技术效果。且本实用新型实施例中的风力发电装置体积小、成本低，便于安装及运输。

附图说明

图1a和图1b分别示出了摩擦发电机的第一种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图；

图2a和图2b分别示出了摩擦发电机的第二种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图；

图3a和图3b分别示出了摩擦发电机的第三种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图；

图4a和图4b分别示出了摩擦发电机的第四种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图；

图5a至图5e示出了摩擦发电机与支撑部件之间的第一种连接方式的示意图；

图6a和图6b示出了摩擦发电机与支撑部件之间的第二种连接方式的示意图；

图7a至图7d示出了摩擦发电机与支撑部件之间的第三种连接方式的示意图；

图8a和图8b示出了摩擦发电机与支撑部件之间的第四种连接方式的示意图；

图9示出了本实用新型实施例的风力发电装置中的储能装置的结构示意图。

具体实施方式

为充分了解本实用新型之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本实用新型做详细说明,但本实用新型并不仅仅限于此。

本实用新型提供了一种风力发电装置，可以解决现有技术中的风力发电机体积庞大，成本高昂的问题。

本实用新型实施例提供的风力发电装置包括：至少一个摩擦发电机，以及支撑所述至少一个摩擦发电机的支撑部件，其中，每个摩擦发电机进一步包括：依次层叠设置的第一电极、第一高分子聚合物绝缘层和第二电极，其中，所述第一电极设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上，且所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与所述第二电极相对设置，所述第一电极和第二电极为所述摩擦发电机的输出端。

本实用新型实施例中，通过支撑部件来支撑摩擦发电机，从而使摩擦发电机自然地暴露在风中，能够在风力作用下发生机械形变，从而将机械能转化为电能。因而实现了利用风能进行发电的技术效果。

接下来，首先通过四个实施例分别介绍一下上述的风力发电装置中的摩擦发电机的可能结构：

实施例一、

摩擦发电机的第一种结构如图1a和图1b所示。图1a和图1b分别示出了摩擦发电机的第一种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。该摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极111，第一高分子聚合物绝缘层112，以及第二电极113。具体地，所述第一电极111设置在第一高分子聚合物绝缘层112的第一侧表面上；且所述第一高分子聚合物绝缘层112的第二侧表面与第二电极113相对设置。在上述结构中，第一高分子聚合物绝缘层112的第一侧表面与第一电极之间相对固定，第一高分子聚合物绝缘层112的第二侧表面与第二电极之间接触摩擦并在第二电极和第一电极处感应出电荷。因此，在本实施例中，第一高分子聚合物绝缘层和第二电极相对设置的两个面作为摩擦发电机的摩擦界面，上述的第一电极和第二电极分别作为摩擦发电机的两个输出端。

为了提高摩擦发电机的发电能力，在第一高分子聚合物绝缘层112的第二侧表面（即相对第二电极113的面上）可以进一步设置微纳结构120。因此，当摩擦发电机受到挤压时，所述第一高分子聚合物绝缘层112与第二电极113的相对表面能够更好地接触摩擦，并在第一电极111和第二电极113处感应出较多的电荷。由于上述的第二电极主要用于与第一高分子聚合物绝缘层摩擦，因此，第二电极也可以称之为摩擦电极。

上述的微纳结构120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），且其相对第二电极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。

下面具体介绍一下上述的摩擦发电机的工作原理。当该摩擦发电机的各层向下弯曲时，摩擦发电机中的第二电极与第一高分子聚合物绝缘层表面相互摩擦产生静电荷，静电荷的产生会使第一电极和第二电极之间的电容发生改变，从而导致第一电极和第二电极之间出现电势差，因而自由电子将通过第一电极和第二电极分别由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。另外，当该摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极和第二电极之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极和第二电极之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。通过反复摩擦和恢复，就可以在外电路中形成周期性的交流电信号。

根据发明人的研究发现，金属与高分子聚合物摩擦，金属更易失去电子，因此采用金属电极与高分子聚合物摩擦能够提高能量输出。相应地，在图1a和图1b所示的摩擦发电机中，第二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。第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第二电极的材料之外，其他能够制作电极的材料也可以应用，也就是说，第一电极除了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、铌合金或钽合金之外，还可以选自铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜等非金属材料。

由此可见，图1a和图1b所示的摩擦发电机主要通过金属（第二电极）与聚合物（第一高分子聚合物绝缘层）之间的摩擦来产生电信号，主要利用了金属容易失去电子的特性，使第二电极与第一高分子聚合物绝缘层之间形成感应电场，从而产生电压或电流。

实施例二、

摩擦发电机的第二种结构如图2a和图2b所示。图2a和图2b分别示出了摩擦发电机的第二种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。该摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极211，第一高分子聚合物绝缘层212，第二高分子聚合物绝缘层214以及第二电极213。具体地，第一电极211设置在第一高分子聚合物绝缘层212的第一侧表面上；所述第二电极213设置在第二高分子聚合物绝缘层214的第一侧表面上；其中，所述第一高分子聚合物绝缘层212的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层214的第二侧表面接触摩擦并在第一电极和第二电极处感应出电荷。因此，在本实施例中，第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面作为摩擦发电机的摩擦界面。其中，第一电极和第二电极分别作为摩擦发电机的两个输出端。

为了提高摩擦发电机的发电能力，所述第一高分子聚合物绝缘层212和第二高分子聚合物绝缘层214相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构120。因此，当摩擦发电机受到挤压时，所述第一高分子聚合物绝缘层212与第二高分子聚合物绝缘层214的相对表面能够更好地接触摩擦，并在第一电极211和第二电极213处感应出较多的电荷。上述的微纳结构可参照上文的描述，此处不再赘述。

图2a和图2b所示的摩擦发电机的工作原理与图1a和图1b所示的摩擦发电机的工作原理类似。区别仅在于，当图2a和图2b所示的摩擦发电机的各层弯曲时，是由第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层的表面相互摩擦来产生静电荷的。因此，关于图2a和图2b所示的摩擦发电机的工作原理此处不再赘述。

图2a和图2b所示的摩擦发电机主要通过聚合物（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）之间的摩擦来产生电信号。

在图2a和图2b所示的结构中第一电极和第二电极所用材料可以是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、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。可以看出，由于在图2a和图2b所示的结构中，第二电极不需要作为摩擦电极，因此，第二电极也可以选取非金属材料实现。

在上述两种结构中，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分别选自聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚酰亚胺薄膜、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，在第二种结构中，原则上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可以相同，也可以不同。但是，如果两层高分子聚合物绝缘层的材质都相同，会导致摩擦起电的电荷量很小。因此优选地，第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层的材质不同。

实施例三、

除了上述两种结构外，摩擦发电机还可以采用第三种结构实现，如图3a和图3b所示。图3a和图3b分别示出了摩擦发电机的第三种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。从图中可以看出，第三种结构在第二种结构的基础上增加了一个居间薄膜层，即：第三种结构的摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极311、第一高分子聚合物绝缘层312、居间薄膜层310、第二高分子聚合物绝缘层314以及第二电极313。具体地，所述第一电极设置在第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；所述第二电极设置在第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上，且居间薄膜层设置在第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面和第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面之间。可选地，为了提高摩擦效果，所述居间薄膜层和第一高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构120，和/或所述居间薄膜层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构120，关于微纳结构的具体设置方式可参照上文描述，此处不再赘述。

在本实施例中，居间薄膜层为居间聚合物，其可以直接设置在第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层之间，且与第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间都不固定，这时，居间薄膜层与第一高分子聚合物绝缘层之间形成一个摩擦界面，居间薄膜层与第二高分子聚合物绝缘层之间形成另一个摩擦界面。

或者，居间薄膜层也可以与第一高分子聚合物绝缘层或第二高分子聚合物绝缘层中的一个相对固定，而与另一个接触摩擦。例如，居间薄膜层的第一侧表面固定在第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面上，且居间薄膜层的第二侧表面与第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面接触。此时，由于居间薄膜层与第二高分子聚合物绝缘层相对固定，因此，当该摩擦发电机受到挤压时，所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与居间薄膜层的第二侧表面接触摩擦并在第一电极和第二电极处感应出电荷。

在图3a和图3b所示的摩擦发电机中，居间薄膜层310的第一侧表面（即未设有微纳结构的一侧）是固定在第二高分子聚合物绝缘层314的第二侧表面上的，固定的方法可以是用一层薄的未固化的高分子聚合物绝缘层作为粘结层，经过固化后，居间薄膜层310将牢牢地固定于第二高分子聚合物绝缘层314上。居间薄膜层310设有微纳结构的一侧与第一高分子聚合物绝缘层312的第二侧表面接触。

图3a和图3b所示的摩擦发电机的材质可以参照第二种结构的摩擦发电机的材质进行选择。其中，居间薄膜层也可以选自透明高聚物聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)和液晶高分子聚合物（LCP）以及聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、中的任意一种。其中，所述第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层的材料优选透明高聚物聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）；其中，所述居间薄膜层的材料优选聚二甲基硅氧烷（PDMS）。上述的第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层、居间薄膜层的材质可以相同，也可以不同。但是，如果三层高分子聚合物绝缘层的材质都相同，会导致摩擦起电的电荷量很小，因此，为了提高摩擦效果，居间薄膜层的材质不同于第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层，而第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层的材质则优选相同，这样，能减少材料种类，使本发明的制作更加方便。

在图3a和图3b所示的实现方式中，由于居间薄膜层310是一层聚合物膜，因此实质上与图2a和图2b所示的实现方式类似，仍然是通过聚合物（居间薄膜层）和聚合物（第一高分子聚合物绝缘层）之间的摩擦来发电的。其中，居间薄膜容易制备且性能稳定。

实施例四、

另外，摩擦发电机还可以采用第四种结构来实现，如图4a和图4b所示，包括:依次层叠设置的第一电极411，第一高分子聚合物绝缘层412，居间电极层410，第二高分子聚合物绝缘层414和第二电极413；其中，第一电极411设置在第一高分子聚合物绝缘层412的第一侧表面上；第二电极413设置在第二高分子聚合物绝缘层414的第一侧表面上，所述居间电极层410设置在第一高分子聚合物绝缘层412的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层414的第二侧表面之间。可选地，为了提高摩擦效果，第一高分子聚合物绝缘层412相对居间电极层410的面和居间电极层410相对第一高分子聚合物绝缘层412的面中的至少一个面上设置有微纳结构（图未示）；第二高分子聚合物绝缘层414相对居间电极层410的面和居间电极层410相对第二高分子聚合物绝缘层414的面中的至少一个面上设置有微纳结构（图未示）。在这种方式中，通过居间电极层410与第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间的摩擦产生静电荷，由此将在居间电极层410与第一电极和第二电极之间产生电势差。在本实施例中，居间电极层410是由能够制作电极的材料制作的。其中，第一电极和第二电极串联为摩擦发电机的一个输出端；居间电极层作为摩擦发电机的另一个输出端。

在图4a和图4b所示的结构中，第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层、第一电极和第二电极的材质可以参照第二种结构的摩擦发电机进行选择。居间电极层410可以选择导电薄膜、导电高分子、金属材料，金属材料包括纯金属和合金，纯金属选自金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨、钒等，合金可以选自轻合金（铝合金、钛合金、镁合金、铍合金等）、重有色合金（铜合金、锌合金、锰合金、镍合金等）、低熔点合金（铅、锡、镉、铋、铟、镓及其合金）、难熔合金（钨合金、钼合金、铌合金、钽合金等）。居间电极层410的厚度优选100μm-500μm，更优选200μm。

介绍完摩擦发电机的几种可能的结构之后，接下来，介绍一下摩擦发电机与支撑部件之间的连接方式。在下面介绍摩擦发电机与支撑部件之间的连接方式的过程中，为了描述方便，说明书和附图中将主要描述实施例二中所述的四层结构的摩擦发电机与支撑部件之间的连接方式，但本领域技术人员能够理解的是，下面介绍的摩擦发电机与支撑部件之间的连接方式也可以应用于其他几种类型的摩擦发电机。

第一种连接方式：

图5a至图5e示出了摩擦发电机与支撑部件之间的第一种连接方式的示意图。其中，图5a示出了摩擦发电机与支撑部件之间的第一种连接方式的立体示意图，图5b示出了摩擦发电机与支撑部件之间的第一种连接方式的侧视示意图，图5c示出了摩擦发电机与支撑部件之间的第一种连接方式的俯视示意图。在图5a至图5c所示的方式中，支撑部件2为支撑板，支撑板的形状可以为矩形。该支撑板具有两个侧壁，分别为第一侧壁和第二侧壁。在图5a至图5c所示的方式中，支撑板的第一侧壁和第二侧壁上分别固定有一个摩擦发电机1，且这两个摩擦发电机相对于支撑板对称。其中，每个摩擦发电机1通过一个侧表面固定在支撑板2的侧壁上，摩擦发电机1与支撑板2不固定的其余部分处于水平悬空状态。因此，当风吹过时，摩擦发电机中处于水平悬空状态的这一部分中的摩擦界面将随着风的吹动而反复地接触摩擦，由此产生电能。其中，图5a至图5c中只示意性画出了实施例二中所示的摩擦发电机，当该种连接方式应用于实施例二时，摩擦界面是指第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层相对的两个面；当该种连接方式应用于实施例一时，摩擦界面是指第一高分子聚合物绝缘层和第二电极相对的两个面；当该种连接方式应用于实施例三或四时，摩擦界面是指第一高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层（或居间电极层）相对的两个面，和/或第二高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层（或居间电极层）相对的两个面。在实际应用中，还可以调整各实施例中的摩擦界面之间的间隔，以便将发电效率控制在最佳状态。

另外，还可以在支撑板的第一侧壁和第二侧壁上分别固定多个摩擦发电机，多个摩擦发电机之间层叠且间隔地设置，如图5d所示。而且，还可以只在支撑板的第一侧壁或第二侧壁上固定一个或多个摩擦发电机。

优选地，当支撑板的第一侧壁和/或第二侧壁上分别固定有一个或多个摩擦发电机时，多个摩擦发电机中的每两个摩擦发电机相对于支撑板对称。

可选地，摩擦发电机的形状除了图5a至图5c所示的矩形外，还可以为圆弧形、三角形等，例如，图5e示出了圆弧形的摩擦发电机与支撑部件之间的第一连接方式的俯视示意图。

第二种连接方式：

图6a和图6b示出了摩擦发电机与支撑部件之间的第二种连接方式的示意图。其中，图6a示出了摩擦发电机与支撑部件之间的第二种连接方式的立体示意图，图6b示出了摩擦发电机与支撑部件之间的第二种连接方式的侧视示意图。从图6a和图6b中可以看出，在第二种连接方式中，支撑部件2为支撑杆，支撑杆穿过摩擦发电机1的正表面的中心部位，并与该中心部位固定，从而能够从中间撑起摩擦发电机。具体地，摩擦发电机的正表面是指长方体结构的摩擦发电机的六个外表面中表面积最大的两个对称表面。摩擦发电机与支撑杆不固定的其余部分（即除中心部位之外的环形部分）处于水平悬空状态。因此，当风吹过时，摩擦发电机中处于水平悬空状态的这一部分中的摩擦界面将随着风的吹动而反复地接触摩擦，由此产生电能（关于每种结构的摩擦发电机中的摩擦界面已在第一种连接方式中给予说明，此处不再赘述）。

另外，也可以在支撑杆上分别固定多个摩擦发电机，多个摩擦发电机之间层叠且间隔地设置，如图5d所示。另外，摩擦发电机的形状除了图6a至图6b所示的圆形外，还可以为长方形等。

第三种连接方式：

图7a至图7d示出了摩擦发电机与支撑部件之间的第三种连接方式的示意图。其中，图7a示出了水平状态的摩擦发电机与支撑部件之间的第三种连接方式的立体示意图，图7b示出了竖直状态的摩擦发电机与支撑部件之间的第三种连接方式的立体示意图，图7c示出了水平状态的摩擦发电机与支撑部件之间的第三种连接方式的侧视示意图。从图7a至图7c中可以看出，在第三种连接方式中，支撑部件2也为支撑杆，但与第二种连接方式的主要区别在于，支撑杆并不穿过摩擦发电机1的中心部位，而是直接将支撑杆的一侧与摩擦发电机1的一个正表面进行固定，从而对摩擦发电机进行支撑。其中，将摩擦发电机的一个正表面与支撑杆的一侧进行固定时，可以选用各种固定方式，例如胶粘等。

在第三种连接方式中，摩擦发电机和支撑杆的位置关系可以如图7a所示，即摩擦发电机水平放置，且位于支撑杆上方；也可以如图7b所示，即摩擦发电机垂直放置，且位于支撑杆的一侧。另外，还可以对摩擦发电机的方向及角度进行调整，以使其摩擦界面朝向风口，从而提高发电效率。

另外，当摩擦发电机垂直放置时，支撑杆可以固定在偏离摩擦发电机的中心部位的位置，此时侧视图如图7d所示。在图7d中，将支撑杆设置在相对于摩擦发电机的中心部位更靠上的位置上，这样设置的好处在于，当没有风的时候，摩擦发电机在支撑杆的支撑作用下将能够更好地保持垂直于水平面的状态；当风吹过摩擦发电机的表面时，垂直状态的摩擦发电机将发生晃动，导致更大的机械形变，从而产生更多的电能。

而且，在该种连接方式中，还可以同时在支撑杆的两侧分别固定一个或多个摩擦发电机，以提高发电量。

第四种连接方式：

图8a和图8b示出了摩擦发电机与支撑部件之间的第四种连接方式的示意图。其中，图8a示出了处于水平状态的摩擦发电机与支撑部件之间的第四种连接方式的侧视示意图，图8b示出了处于竖直状态的摩擦发电机与支撑部件之间的第四种连接方式的侧视示意图。从图8a和图8b中可以看出，在第四种连接方式中，支撑部件2也为支撑杆，但与第二种和第三种连接方式的主要区别在于，支撑杆既不是穿过摩擦发电机的中心部位，也不是固定在摩擦发电机的一个侧表面上，而是沿着与摩擦发电机的正表面平行的方向，穿过摩擦发电机中的两个摩擦界面之间的间隙。例如，在图8a和图8b中是以实施例二中的摩擦发电机为例进行示意的，因此，在图8a和图8b中，支撑杆穿过第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间的间隙。如果将第四种连接方式应用于实施例一中的摩擦发电机，则支撑杆穿过第一高分子聚合物绝缘层和第二电极之间的间隙；如果将第四种连接方式应用于实施例三或四中的摩擦发电机，则支撑杆穿过第一高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层（或居间电极层）之间的间隙，或者，支撑杆穿过第二高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层（或居间电极层）之间的间隙，或者，还可以采用至少两根支撑杆，其中一根支撑杆穿过第一高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层（或居间电极层）之间的间隙，另一根支撑杆穿过第二高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层（或居间电极层）之间的间隙。总之，将支撑杆穿过摩擦发电机的摩擦界面之间的间隙，并从该间隙处将支撑杆与摩擦发电机进行固定，这样，既不破坏摩擦发电机的内部结构，又可以实现支撑作用。

通过支撑杆从摩擦界面内部的间隙内固定摩擦发电机时，既可以使摩擦发电机处于水平状态，如图8a所示，也可以使摩擦发电机处于竖直状态，如图8b所示。在图8b中，为了使摩擦发电机在重力作用下能够更好地保持在竖直状态，可以使支撑杆偏离摩擦发电机的摩擦界面之间的间隙的中心位置。例如，如图8b所示，将支撑杆设置在相对于摩擦界面之间的间隙的中心位置更靠上的位置上，这样设置的好处在于，当没有风的时候，摩擦发电机在支撑杆的支撑作用下将保持垂直于水平面的状态；当风吹过摩擦发电机的表面时，垂直状态的摩擦发电机将发生晃动，导致更大的机械形变，从而产生更多的电能。

在上述四种连接方式中，摩擦发电机的个数都可以为多个，以便提高发电量；且支撑部件的个数也可以为多个，以便起到更好的支撑效果。而且，在上述每种连接方式中，都可以灵活采用实施例一至四中任意所述的摩擦发电机，且每种摩擦发电机的形状都可以灵活选自长方形、圆形、椭圆形、三角形等多种形状。

而且，在上述四种连接方式，支撑部件可以直接设置在固定装置（例如固定底座）上，以使摩擦发电机在无风状态下维持静止状态。或者，支撑部件可以设置在运动装置上，以使摩擦发电机随着运动装置一起运动。例如，以第二、第三以及第四种连接方式为例来说，由于支撑部件为支撑杆，当支撑杆安装在运动装置（例如旋转装置或晃动装置）上时，该支撑杆也可以称作支撑轴。支撑轴随着旋转装置的旋转而旋转，或随着晃动装置的晃动而晃动，从而带动摩擦发电机也随之旋转或晃动，进而可以增加摩擦发电机的摩擦界面与空气之间的摩擦力，使风力较小或无风时也能实现发电。

进一步地，为了对该风力发电装置所产生的电能进行存储，该风力发电装置还可以进一步包括：与所述摩擦发电机的输出端相连的储能装置，其中，该储能装置如图9所示，包括：依次相连的整流电路91、滤波电路92、稳压电路93、变压电路94以及储能元件95。具体地，整流电路91与摩擦发电机的输出端相连，用于将摩擦发电机输出的交流的脉冲电进行整流；滤波电路92与整流电路91相连，用于将整流电路91输出的单向脉动的直流电进行滤波；稳压电路93与滤波电路92相连，用于将滤波电路92输出的滤除杂波干扰后的直流电进行稳压处理；变压电路94与稳压电路93相连，用于将稳压电路93输出的稳压后的电信号的电压进行调整；储能元件95，与变压电路94相连，用于对变压电路94输出的电信号进行储存，并在需要时为外部用电设备供电。其中，储能元件可以选用锂电池、镍氢电池、铅酸电池、超级电容等。

本发明实施例提供的风力发电装置能够利用风能进行摩擦发电，从而同时利用了风能和摩擦电两种新能源，提高了发电效率。且本实用新型实施例中的风力发电装置体积小、成本低，便于安装及运输。

本领域技术人员可以理解，虽然上述说明中，为便于理解，对方法的步骤采用了顺序性描述，但是应当指出，对于上述步骤的顺序并不作严格限制。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

还可以理解的是，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (17)

1.一种风力发电装置，其特征在于，包括：至少一个摩擦发电机，以及支撑所述至少一个摩擦发电机的支撑部件，

其中，每个摩擦发电机进一步包括：依次层叠设置的第一电极、第一高分子聚合物绝缘层和第二电极，其中，所述第一电极设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上，且所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与所述第二电极相对设置，所述第一电极和第二电极为所述摩擦发电机的输出端。

2.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面上设有微纳结构。

3.如权利要求1或2所述的风力发电装置，其特征在于，所述支撑部件为支撑杆，所述支撑杆穿过所述至少一个摩擦发电机中的第一高分子聚合物绝缘层和第二电极之间的间隙。

4.如权利要求3所述的风力发电装置，其特征在于，所述支撑杆偏离所述摩擦发电机中的第一高分子聚合物绝缘层和第二电极之间的间隙的中心位置。

5.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述摩擦发电机进一步包括：设置在所述第二电极和所述第一高分子聚合物绝缘层之间的第二高分子聚合物绝缘层，则所述第二电极设置在所述第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上，且所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面相对设置。

6.如权利要求5所述的风力发电装置，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。

7.如权利要求5或6所述的风力发电装置，其特征在于，所述支撑部件为支撑杆，所述支撑杆穿过所述至少一个摩擦发电机中的第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间的间隙。

8.如权利要求7所述的风力发电装置，其特征在于，所述支撑杆偏离所述摩擦发电机中的第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间的间隙的中心位置。

9.如权利要求5所述的风力发电装置，其特征在于，所述摩擦发电机进一步包括：设置在所述第一高分子聚合物绝缘层和所述第二高分子聚合物绝缘层之间的居间薄膜层；或者，

所述摩擦发电机进一步包括：设置在所述第一高分子聚合物绝缘层和所述第二高分子聚合物绝缘层之间的居间电极层，其中，所述第一电极和第二电极串联为摩擦发电机的一个输出端；所述居间电极层为摩擦发电机的另一个输出端。

10.如权利要求9所述的风力发电装置，其特征在于，当所述摩擦发电机包括居间薄膜层时，所述居间薄膜层和第一高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构，和/或所述居间薄膜层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构；

当所述摩擦发电机包括居间电极层时，所述居间电极层和第一高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构，和/或所述居间电极层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。

11.如权利要求9所述的风力发电装置，其特征在于，当所述摩擦发电机包括居间薄膜层时，所述支撑部件为支撑杆，所述支撑杆穿过所述至少一个摩擦发电机中的第一高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层之间的间隙；或者，所述支撑杆穿过所述至少一个摩擦发电机中的第二高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层之间的间隙；

当所述摩擦发电机包括居间电极层时，所述支撑部件为支撑杆，所述支撑杆穿过所述至少一个摩擦发电机中的第一高分子聚合物绝缘层和居间电极层之间的间隙；或者，所述支撑杆穿过所述至少一个摩擦发电机中的第二高分子聚合物绝缘层和居间电极层之间的间隙。

12.如权利要求11所述的风力发电装置，其特征在于，当所述摩擦发电机包括居间薄膜层时，所述支撑杆偏离所述摩擦发电机中的第一高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层之间的间隙的中心位置；或者，所述支撑杆偏离所述摩擦发电机中的第二高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层之间的间隙的中心位置；

当所述摩擦发电机包括居间电极层时，所述支撑杆偏离所述摩擦发电机中的第一高分子聚合物绝缘层和居间电极层之间的间隙的中心位置；或者，所述支撑杆偏离所述摩擦发电机中的第二高分子聚合物绝缘层和居间电极层之间的间隙的中心位置。

13.如权利要求1、2、5、6或9所述的风力发电装置，其特征在于，所述支撑部件为支撑杆，所述支撑杆的第一侧和/或第二侧与至少一个摩擦发电机的一个正表面固定。

14.如权利要求1、2、5、6或9所述的风力发电装置，其特征在于，所述支撑部件为支撑杆，所述支撑杆穿过所述至少一个摩擦发电机的正表面的中心部位。

15.如权利要求1、2、5、6或9所述的风力发电装置，其特征在于，所述支撑部件为支撑板，所述支撑板的第一侧壁和/或第二侧壁与至少一个摩擦发电机的一个侧表面固定。

16.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述摩擦发电机的形状为长方形、圆弧形或三角形。

17.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，进一步包括：与所述摩擦发电机的输出端相连的储能装置，其中，所述储能装置包括：依次相连的整流电路、滤波电路、稳压电路、变压电路以及储能元件。

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