本发明涉及风力发电设备技术领域，尤其涉及一种基于离子载体的风力发电系统。
背景技术
当今国内外通常所使用的风力发电机不管是水平轴还是垂直轴型的风力发电机其原理都是一样的，是将风能转换为机械能，使得转子旋转，做切割磁感线运动，机械能再转换为电能，最终输出交流电。整个过程中，传统风力发电的有许多缺点：转化效率低、能量损失大、风能利用率低，风能利用率只有百分之八；而且，现在的风力机经常会因为温度过高导致烧毁，工作稳定性较差。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于离子载体的风力发电系统，其通过电子控制等技术，实现了用带电粒子做能量载体将风能转化成电能，整个系统节能环保、工作效率高。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：包括集风器、设置在集风器上的风力感应器、与集风器连通的通风管、设置在通风管上的风能吸收子系统、处理器u1和电源模块u2，所述风能吸收子系统包括喷雾器、离子发生器、发电正极板、发电负极板、反向离子渗透膜、正向离子渗透膜、离子回收舱和磁场发生器，所述喷雾器和离子发生器形成离子微粒发生器，所述发电正极板和发电负极板形成发电板，所述发电板、反向离子渗透膜、正向离子渗透膜、离子回收舱和磁场发生器形成发电单元，所述集风器、喷雾器、离子发生器和发电单元在通风管上依次分布；所述反向离子渗透膜和正向离子渗透膜均镶嵌在通风管上，所述离子回收舱包套在通风管上，所述发电板、反向离子渗透膜和正向离子渗透膜均位于离子回收舱的内部，所述磁场发生器产生的磁力线与发电板的极板相互平行且与发电板产生的电力线相互垂直；所述风力感应器的输出端与处理器u1的输入端连接，所述处理器u1的控制端分别与喷雾器、离子发生器、磁场发生器和电源模块u2各自的控制端连接，所述电源模块u2的电源端与发电板电连接。
进一步的技术方案在于：所述发电正极板设置在通风管外的一侧，所述发电负极板设置在通风管外的另一侧，所述发电正极板与发电负极板相互平行；所述反向离子渗透膜镶嵌在与发电正极板同侧的来风方向的通风管上，所述正向离子渗透膜镶嵌在与发电正极板同侧的出风方向的通风管上。
进一步的技术方案在于：其还包括设置在通风管上的空气过滤子系统，所述空气过滤子系统包括第三离子发生器、设置在通风管一侧的过滤正极板和设置在通风管另一侧的过滤负极板，所述过滤正极板和过滤负极板形成过滤电板，所述集风器、第三离子发生器、过滤电板和风能吸收子系统在通风管上依次分布；所述处理器u1的控制端与第三离子发生器的控制端连接，所述电源模块u2的电源端与过滤电板电连接；在过滤电板以及对应的通风管上设置有过滤孔，所述通风管的内腔通过过滤孔与外界导通。
进一步的技术方案在于：所述过滤正极板镶嵌在通风管下部的侧面上，所述过滤负极板设置在通风管上部的内侧面上，在所述过滤正极板上设置有漏尘孔，所述通风管的内腔通过漏尘孔与外界导通。
进一步的技术方案在于：所述通风管包括第一通风管和第二通风管，所述第一通风管的内径尺寸＞第二通风管的内径尺寸，所述集风器、第一通风管和第二通风管依次连通。
进一步的技术方案在于：所述集风器、喷雾器和离子发生器在第一通风管上依次分布，所述发电单元位于第二通风管上。
进一步的技术方案在于：所述集风器、第三离子发生器、过滤电板、喷雾器和离子发生器在第一通风管上依次分布，所述发电单元位于第二通风管上。
进一步的技术方案在于：所述风能吸收子系统的数量为两个，分别是第一风能吸收子系统和第二风能吸收子系统，所述第一风能吸收子系统包括第一喷雾器、第一离子发生器、第一发电正极板、第一发电负极板、第一反向离子渗透膜、第一正向离子渗透膜、第一离子回收舱和第一磁场发生器u3，所述第一喷雾器和第一离子发生器形成第一离子微粒发生器，所述第一发电正极板和第一发电负极板形成第一发电板，所述第一发电板、第一反向离子渗透膜、第一正向离子渗透膜、第一离子回收舱和第一磁场发生器u3形成第一发电单元；所述第二风能吸收子系统包括第二喷雾器、第二离子发生器、第二发电正极板、第二发电负极板、第二反向离子渗透膜、第二正向离子渗透膜、第二离子回收舱和第二磁场发生器u4，所述第二喷雾器和第二离子发生器形成第二离子微粒发生器，所述第二发电正极板和第二发电负极板形成第二发电板，所述第二发电板、第二反向离子渗透膜、第二正向离子渗透膜、第二离子回收舱和第二磁场发生器u4形成第二发电单元；所述集风器、空气过滤子系统和第一离子微粒发生器位于第一通风管上，所述第一发电单元和第二风能吸收子系统位于第二通风管上，所述集风器、第三离子发生器、过滤电板、第一喷雾器、第一离子发生器、第一发电单元、第二喷雾器、第二离子发生器和第二发电单元在通风管上依次分布；所述处理器u1的控制端分别与第一喷雾器、第一离子发生器、第二喷雾器、第二离子发生器、第一磁场发生器u3和第二磁场发生器u4各自的控制端连接，所述电源模块u2的电源端同时与第一发电板和第二发电板电连接。
进一步的技术方案在于：所述集风器的形状为方形的漏斗状，其由四个结构相同的集风板组成，集风器的前端为集风口，其后端为进风口，所述通风管依次通过进风口和集风口与外界导通，所述风力感应器设置在集风板上。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
第一，该技术方案，实现了使用微弱的风能一次性完成风能到电能的转化，简化了能量转化步骤，减少了能量损失；用带电粒子做能量载体，将风的动能转化到微粒的动能上来，大大的减少了风的回弹率；发电单元能将风能充分转化电能，实现带电粒子的循环利用；通过风力感应器和处理器u1间歇式地控制相关部件协同工作，节省无风时的能源消耗，整个系统工作效率高。
第二，所述发电正极板设置在通风管外的一侧，所述发电负极板设置在通风管外的另一侧，所述发电正极板与发电负极板相互平行；所述反向离子渗透膜镶嵌在与发电正极板同侧的来风方向的通风管上，所述正向离子渗透膜镶嵌在与发电正极板同侧的出风方向的通风管上。该技术方案，结构更合理，形成的发电电场更强，带电粒子偏转的速度更快，发电单元能将风能更充分转化为电能，实现带电粒子的更高效率地循环利用，能量转换效率更高。
第三，该技术方案，空气过滤子系统能够有效防止灰尘堵塞通风管的通风口，整个系统工作更稳定。
第四，所述过滤正极板镶嵌在通风管下部的侧面上，所述过滤负极板设置在通风管上部的内侧面上，在所述过滤正极板上设置有漏尘孔，所述通风管的内腔通过漏尘孔与外界导通。该技术方案，结构更合理，在过滤电场和重力的双重作用下带电的灰尘和微粒向下偏转，过滤除尘的效率更高、效果更好。
第五，所述通风管包括第一通风管和第二通风管，所述第一通风管的内径尺寸＞第二通风管的内径尺寸。该技术方案，使得风从第一通风管进入第二通风管后，风速加快，风能转化电能的效果更好。
第六，发电单元位于第二通风管上，风能转化电能的效果更好。
第七，在通风管上安有两个风能吸收子系统，能更充分将风能利用吸收。
第八，集风器的形状为方形的漏斗状，该结构更加有利于对风的收集与利用，能将该方向上的风进行更有效集合，风能转化电能的效果更好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的原理框图；
图3是本发明中集风器的结构图；
图4是本发明中空气过滤子系统的工作演示图；
图5是本发明中第一离子微粒发生器的工作演示图；
图6是本发明中第一发电单元的工作演示图。
其中：1风力感应器、2第三离子发生器、3-1过滤正极板、3-2过滤负极板、3-3漏尘孔、4-1第一通风管、4-2第二通风管、5-1第一喷雾器、5-2第一离子发生器、5-3第一发电正极板、5-4第一发电负极板、5-5第一反向离子渗透膜、5-6第一正向离子渗透膜、5-7第一离子回收舱、6-1第二喷雾器、6-2第二离子发生器、6-3第二发电正极板、6-4第二发电负极板、6-5第二反向离子渗透膜、6-6第二正向离子渗透膜、6-7第二离子回收舱、7-1集风板、7-2集风口、7-3进风口、8-1第一放电钢针、8-2第二放电钢针、8-3第三放电钢针、9水微粒、10带电粒子、11带电粒子运动轨迹、12第一磁力线。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-图3所示，本发明公开了一种基于离子载体的风力发电系统，其包括集风器、安装在集风器上的风力感应器1、与集风器连通的通风管、安装在通风管上的空气过滤子系统、安装在通风管上的风能吸收子系统、处理器u1和电源模块u2，所述风能吸收子系统的数量为两个，分别是第一风能吸收子系统和第二风能吸收子系统。
所述通风管包括第一通风管4-1和第二通风管4-2，所述第一通风管4-1的内径尺寸为20cm，所述第二通风管4-2的内径尺寸为10cm，所述集风器、第一通风管4-1和第二通风管4-2依次连通，所述通风管通过进风口7-3和集风口7-2与外界导通。
如图3所示，所述集风器的形状为方形的漏斗状，其由四个结构相同的集风板7-1组成，集风器的前端为集风口7-2，其后端为进风口7-3，所述风力感应器1安装在集风板7-1上。
如图4所示，所述空气过滤子系统包括安装在第一通风管4-1上的第三离子发生器2、过滤正极板3-1和过滤负极板3-2，所述过滤正极板3-1镶嵌在第一通风管4-1下部的侧面上，所述过滤负极板3-2安装在第一通风管4-1上部的内侧面上，所述过滤正极板3-1和过滤负极板3-2形成过滤电板，在所述过滤正极板上开设有漏尘孔3-3，所述集风器、第三离子发生器2、过滤电板和风能吸收子系统在第一通风管4-1上依次分布，所述第一通风管4-1的内腔通过漏尘孔3-3与外界导通。
如图1所示，所述第一风能吸收子系统包括第一喷雾器5-1、第一离子发生器5-2、第一发电正极板5-3、第一发电负极板5-4、第一反向离子渗透膜5-5、第一正向离子渗透膜5-6、第一离子回收舱5-7和第一磁场发生器u3，所述第一喷雾器5-1和第一离子发生器5-2形成第一离子微粒发生器，所述第一发电正极板5-3和第一发电负极板5-4形成第一发电板，所述第一发电板、第一反向离子渗透膜5-5、第一正向离子渗透膜5-6、第一离子回收舱5-7和第一磁场发生器u3形成第一发电单元。
所述集风器、第三离子发生器2、过滤电板、第一喷雾器5-1、第一离子发生器5-2在第一通风管4-1上依次分布，所述第一发电单元位于第二通风管4-2上，所述第一发电正极板5-3安装在第二通风管4-2外的上侧，所述第一发电负极板5-4安装在第二通风管4-2外的下侧，所述第一发电正极板5-3与第一发电负极板5-4相互平行，所述第一反向离子渗透膜5-5镶嵌在与第一发电正极板5-3同侧的来风方向的第二通风管4-2上，所述第一正向离子渗透膜5-6镶嵌在与第一发电正极板5-3同侧的出风方向的第二通风管4-2上，所述第一离子回收舱5-7包套在第二通风管4-2上，所述第一发电正极板5-3、第一发电负极板5-4、第一反向离子渗透膜5-5和第一正向离子渗透膜5-6均位于第一离子回收舱5-7的内部。
如图6所示，所述第一磁场发生器u3产生的第一磁力线12面向读者垂直穿出图面，分别与第一发电正极板5-3和第一发电负极板5-4平行，并且第一磁力线12与第一发电板产生的电力线相互垂直。
如图1所示，所述第二风能吸收子系统包括第二喷雾器6-1、第二离子发生器6-2、第二发电正极板6-3、第二发电负极板6-4、第二反向离子渗透膜6-5、第二正向离子渗透膜6-6、第二离子回收舱6-7和第二磁场发生器u4，所述第二喷雾器6-1和第二离子发生器6-2形成第二离子微粒发生器，所述第二发电正极板6-3和第二发电负极板6-4形成第二发电板，所述第二发电板、第二反向离子渗透膜6-5、第二正向离子渗透膜6-6、第二离子回收舱6-7和第二磁场发生器u4形成第二发电单元。
所述第一发电单元与第二发电单元的结构相同，所述第二发电单元位于第一发电单元出风方向的第二通风管4-2上，所述第一发电单元、第二喷雾器6-1、第二离子发生器6-2和第二发电单元在第二通风管4-2上依次分布。
如图2所示，所述风力感应器1的输出端与处理器u1第39脚的输入端p0.0连接，所述处理器u1第38脚的控制端p0.1与第三离子发生器2的控制端连接，所述处理器u1第37脚的控制端p0.2与第一喷雾器5-1的控制端连接，所述处理器u1第36脚的控制端p0.3与第一离子发生器5-2的控制端连接，所述处理器u1第35脚的控制端p0.4与第二喷雾器6-1的控制端连接，所述处理器u1第34脚的控制端p0.5与第二离子发生器6-2的控制端连接，所述处理器u1第33脚的控制端p0.6与电源模块u2的控制端连接，所述处理器u1第32脚的控制端p0.7与第一磁场发生器u3的控制端连接，所述处理器u1第21脚的控制端p2.0与第二磁场发生器u4的控制端连接，所述电源模块u2的第一电源端与过滤电板电连接，所述电源模块u2的第二电源端同时与第一发电板和第二发电板电连接。
其中，处理器u1的型号为stc89c52，第一离子发生器5-2、第二离子发生器6-2和第三离子发生器2的型号均为2h6296，风力感应器1、喷雾器、电源模块u2和磁场发生器本身均为现有技术在此不再赘述。
使用说明：
如图1所示，风从集风口7-2流入进风口7-3，再依次从第一通风管4-1和第二通风管4-2流过。
集风板7-1上的风力感应器1得知有风流过，其告知处理器u1，处理器u1同时控制第三离子发生器2、第一喷雾器5-1、第一离子发生器5-2、第二喷雾器6-1、第二离子发生器6-2、电源模块u2、第一磁场发生器u3和第二磁场发生器u4开始工作，其中，第三离子发生器2、第一离子发生器5-2和第二离子发生器6-2释放负离子，第一喷雾器5-1和第二喷雾器6-1喷洒水形成水微粒9，电源模块u2的第一电源端给过滤电板施加电压，电源模块u2的第二电源端同时给第一发电板和第二发电板施加电压。
如图4所示，第三离子发生器2的第三放电钢针8-3能够产生大量的负离子，使得风中的尘埃等微粒能够吸附负离子从而带上负电。过滤电板的过滤正极板3-1与过滤负极板3-2之间形成过滤电场，在过滤电场的作用下带电的灰尘和微粒向下偏转，经漏尘孔3-3排至外部，使得进入风能吸收子系统的空气干净，不会堵塞系统。
如图5所示，第一喷雾器5-1喷洒水形成的水微粒9在风的推动下经过第一离子发生器5-2，第一离子发生器5-2的第一放电钢针8-1能够产生大量的负离子，水微粒9与负离子结合形成带电粒子10，带电粒子10带有负电荷，能穿过第一发电正极板5-3与第一发电负极板5-4形成的发电电场。
根据微粒动能ek=1/2mv^2与电场能e=qu，负氧离子带-3.2*10^（-19）c的电，为使得带电粒子10能从发电电场中克服电场力穿过发电电场，必须得增加带电粒子10的质量，所以第一喷雾器5-1喷洒水形成质量为1*10^（-9）kg左右的水微粒9，这样无论带电粒子10速度有多小，都能穿过发电电场。
如图6所示，带电粒子10运动进入发电电场，带电粒子10从发电电场中穿过，带电粒子10减少了动能，发电电场中的电场能增加，使得第一发电板的两极板上的电势差增大，从而能向原来给第一发电板的两极板提供电压的电源模块u2充电。
带电粒子10在第一发电板形成的电力线和第一磁场发生器u3形成的第一磁力线12的共同作用下沿带电粒子运动轨迹11循环地先后发生偏转、穿过第一正向离子渗透膜5-6、进入第一离子回收舱5-7、穿过第一反向离子渗透膜5-5并返回到第一发电单元入口处的第二通风管4-2内。
带电粒子10出第一发电板形成的电场后，受第一磁场发生器u3形成的圆形磁场作用，其作用是通过洛仑兹力使减速的带电粒子10做圆周运动并从风中过滤出来，进而运动至第一发电板形成的发电电场前面，再随风加速并再次进入第一发电板形成的发电电场做减速放电的循环动作。
相同道理，第二喷雾器6-1喷洒水形成的水微粒9在风的推动下经过第二离子发生器6-2，第二离子发生器6-2的第二放电钢针8-2能够产生大量的负离子，水微粒9与负离子结合形成带电粒子10，带电粒子10带有负电荷能穿过第二发电正极板6-3与第二发电负极板6-4形成的发电电场，在此不再赘述。
该技术方案的优点在于：
通过风力感应器1和处理器u1间歇式地控制相关部件协同工作，节省无风时的能源消耗，整个系统工作效率高。
用带电粒子10做能量载体，将风的动能转化到微粒的动能上来，大大的减少了风的回弹率，减少了能量在转化过程中的损失，有效提高能量利用率。
发电单元能将风能充分转化电能，实现带电粒子10的循环利用，能量转换效率高。
因为在通风管上安有两个风能吸收子系统，能充分将风能利用吸收。
集风器的形状为方形的漏斗状，该结构更加有利于对风的收集与利用，能将该方向上的风进行有效集合。
空气过滤子系统能够有效防止灰尘堵塞通风管的通风口，系统工作稳定性好。
相对与上述实施例，根据实际情况和需求，风能吸收子系统的数量还可以设置为三个、五个、十个或更多，以便能充分将风能利用吸收。
相对与上述实施例，离子发生器可选择变频离子发生器，风力感应器1的输出端与处理器u1的数据输入端连接，处理器u1的数据输出端分别与离子发生器和电源模块u2各自的数据输入端连接。风力感应器1能精确测出风力的大小并将数字化的风力等级的数据传到处理器u1的数据输入端，处理器u1将风力等级数据传给离子发生器，离子发生器根据风力等级数据相应地变频工作以控制释放的负离子的数量等级，电源模块u2根据风力等级数据相应地控制发电电场两极板间的电压等级，确保在有限的发电电场下，能将风能充分利用。