发电系统的制作方法

发电系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种发电系统，包括发电装置和储能装置；发电装置包括：用于将机械能转化为电能的至少一个纳米摩擦发电机、容纳所述至少一个纳米摩擦发电机的壳体、转动轴、至少一个凸轮以及扇叶；其中，所述至少一个纳米摩擦发电机固设在所述壳体的内壁上；所述转动轴的一部分位于所述壳体外部，所述转动轴的另一部分伸入到所述壳体内部；所述至少一个凸轮固设在位于所述壳体内部的所述转动轴上；所述扇叶固设在位于所述壳体外部的所述转动轴的端部。在本发明提供的发电系统中，纳米摩擦发电机作为利用风力发电的发电装置的核心部件能够将风能转化为电能，储能装置对该电能进行储存，实现了利用风力发电。
【专利说明】发电系统

【技术领域】
[0001] 本发明涉及纳米【技术领域】，更具体地说，涉及一种发电系统。

【背景技术】
[0002] 在日常生活中，人们利用风力发电或太阳能发电为较常见的方法。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。
[0003] 太阳能发电主要是利用硅光电池，将太阳能直接转换成电能，此方法能量转化率 高，但应用时间范围小，晚上或阴雨天气不能使用。而使用风力发电机发电时，其时间局限 性较强，在多天无风的情况下则无法进行正常发电，以致影响生活用电的稳定。介于上述情 况，采用太阳能发电与风力发电机两者结合发电则能互补其中的不足，但是目前同时使用 两种设备发电时，需要人工切换，不仅繁琐而且达不到良好的效果。


【发明内容】

[0004] 本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提出一种发电系统，用以解决现有技 术中风力发电机体积庞大、成本高昂、运输和安装困难的问题。
[0005] 本发明提供了一种发电系统，包括：发电装置和储能装置；
[0006] 所述发电装置包括：用于将机械能转化为电能的至少一个纳米摩擦发电机、容纳 所述至少一个纳米摩擦发电机的壳体、转动轴、至少一个凸轮以及扇叶；其中，所述至少一 个纳米摩擦发电机固设在所述壳体的内壁上；所述转动轴的一部分位于所述壳体外部，所 述转动轴的另一部分伸入到所述壳体内部；所述至少一个凸轮固设在位于所述壳体内部的 所述转动轴上；所述扇叶固设在位于所述壳体外部的所述转动轴的端部；
[0007] 所述储能装置与所述纳米摩擦发电机的输出端相连，用于对所述纳米摩擦发电机 输出的电能进行存储。
[0008] 可选地，每个凸轮具有多个凸起部，在所述扇叶通过所述转动轴带动所述凸轮转 动时，所述多个凸起部的端部挤压所述纳米摩擦发电机。
[0009] 可选地，所述壳体为一槽体。
[0010] 可选地，所述壳体具有顶壁，所述转动轴的另一部分穿过所述壳体的顶壁伸入到 所述壳体内部。
[0011] 可选地，所述壳体为柱形结构。
[0012] 可选地，所述储能装置包括：整流电路、第一开关控制电路、第一直流/直流控制 电路以及储能电路；所述整流电路与所述至少一个纳米摩擦发电机的输出端相连，接收所 述至少一个纳米摩擦发电机输出的交流脉冲电信号并对所述交流脉冲电信号进行整流处 理得到直流电压；所述第一开关控制电路与所述整流电路、所述第一直流/直流控制电路 和所述储能电路相连，接收所述整流电路输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电 电压，根据所述整流电路输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压得到第一控 制信号，将所述第一控制信号输出给所述第一直流/直流控制电路；所述第一直流/直流控 制电路与所述整流电路、所述第一开关控制电路和所述储能电路相连，根据所述第一开关 控制电路输出的第一控制信号对所述整流电路输出的直流电压进行转换处理输出给所述 储能电路充电，得到瞬时充电电压。
[0013] 可选地，所述发电装置还包括：太阳能板；所述储能装置还包括：第二开关控制电 路和第二直流/直流控制电路；所述第二开关控制电路与所述太阳能板的输出端、所述第 二直流/直流控制电路和所述储能电路相连，接收所述太阳能板输出的直流电压和所述储 能电路反馈的瞬时充电电压，根据所述太阳能板输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬 时充电电压得到第二控制信号，将所述第二控制信号输出给所述第二直流/直流控制电 路；所述第二直流/直流控制电路与所述太阳能板的输出端、所述第二开关控制电路和所 述储能电路相连，根据所述第二开关控制电路输出的第二控制信号对所述太阳能板输出的 直流电压进行转换处理输出给所述储能电路充电，得到瞬时充电电压。
[0014] 可选地，所述发电装置还包括：太阳能板；所述储能装置包括：第一开关控制电 路、整流电路、开关电路、第二开关控制电路、直流/直流控制电路和储能电路；所述第一开 关控制电路与所述太阳能板的输出端和所述至少一个纳米摩擦发电机相连，接收所述太阳 能板输出的直流电压，根据所述太阳能板输出的直流电压向所述至少一个纳米摩擦发电机 输出用于控制纳米摩擦发电机是否工作的控制信号；所述整流电路与所述至少一个纳米摩 擦发电机的输出端相连，接收所述至少一个纳米摩擦发电机输出的交流脉冲电信号并对所 述交流脉冲信号进行整流处理得到直流电压；所述开关电路的控制端与所述太阳能板的输 出端相连，根据所述太阳能板输出的直流电压控制所述开关电路的输入/输出端与所述太 阳能板的输出端或所述整流电路连通；所述第二开关控制电路与所述开关电路的输入/输 出端、所述直流/直流控制电路和所述储能电路相连，接收所述开关电路的输入/输出端输 出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压，根据所述开关电路的输入/输出端输 出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压得到控制信号，将所述控制信号输出给 所述直流/直流控制电路；所述直流/直流控制电路与所述开关电路的输入/输出端、所述 第二开关控制电路和所述储能电路相连，根据所述第二开关控制电路输出的控制信号对所 述开关电路的输入/输出端输出的直流电压进行转换处理输出给所述储能电路充电，得到 瞬时充电电压。
[0015] 可选地，所述储能电路为锂离子电池、镍氢电池、铅酸电池或超级电容器。
[0016] 可选地，所述纳米摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物 绝缘层，以及第二电极；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朝向所述第二电极设置，所述第一 电极和第二电极构成所述纳米摩擦发电机的输出端。
[0017] 可选地，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。
[0018] 可选地，所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二电极之间设置有多个弹性部 件，所述弹性部件用于在外力的作用下控制所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二电极 接触和分离。
[0019] 可选地，所述纳米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，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。
[0020] 可选地，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。
[0021] 可选地，所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二高分子聚合物绝缘层之间设置 有多个弹性部件，所述弹性部件用于在外力的作用下控制所述第一高分子聚合物绝缘层与 所述第二高分子聚合物绝缘层接触和分离。
[0022] 可选地，所述纳米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，其中，所述居间薄膜层为聚合物薄膜 层，且所述第一高分子聚合物绝缘层相对所述居间薄膜层的面和居间薄膜层相对于第一高 分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上和/或所述第二高分子聚合物绝缘层相对所述 居间薄膜层的面和居间薄膜层相对第二高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上设有 微纳结构。
[0023] 可选地，所述第一高分子聚合物绝缘层和所述居间薄膜层之间设置有多个弹性部 件，该弹性部件用于在外力的作用下控制所述第一高分子聚合物绝缘层和所述居间薄膜层 接触和分离；和/或，所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间薄膜层之间设置有多个弹 性部件，该弹性部件用于在外力的作用下控制所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间薄 膜层接触和分离。
[0024] 可选地，所述纳米摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物 绝缘层，居间电极层，第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极；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；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，所述居间电极层设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧 表面与所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面之间，且所述第一高分子聚合物绝缘层 相对所述居间电极层的面和居间电极层相对于第一高分子聚合物绝缘层的面中的至少一 个面上和/或所述第二高分子聚合物绝缘层相对所述居间电极层的面和居间电极层相对 第二高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上设有微纳结构，所述第一电极和第二电极 相连后与所述居间电极层构成所述纳米摩擦发电机的输出端。
[0025] 可选地，所述第一高分子聚合物绝缘层和所述居间电极层之间设置有多个弹性部 件，该弹性部件用于在外力的作用下控制所述第一高分子聚合物绝缘层和所述居间电极层 接触和分离；和/或，所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间电极层之间设置有多个弹 性部件，该弹性部件用于在外力的作用下控制所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间电 极层接触和分离。
[0026] 在本发明提供的发电系统中，纳米摩擦发电机作为利用风力发电的发电装置的核 心部件能够将风能转化为电能，储能装置对该电能进行储存，实现了利用风力发电。而且， 由于纳米摩擦发电机本身的发电效率很高，使整个风力发电系统有很高的发电效率，再加 上高效的设计结构，实现了一个最佳的发电效率。同时，该发电系统的核心部件生产便捷， 而且形状、尺寸不仅可以加工至微小化，实现风力发电系统的微型化；也可以加工至较大尺 寸，实现高功率发电。另外，由于纳米摩擦发电机微型化、薄膜化，进而使得整个发电系统重 量减小，同时成本得到了极大的降低。

【专利附图】

【附图说明】
[0027] 图1和图2为本发明提供的发电系统的一实施例中发电装置的两种不同截面的结 构示意图；
[0028] 图3为本发明提供的发电系统的一实施例的电路原理示意图；
[0029] 图4为本发明提供的发电系统的另一实施例的电路原理示意图；
[0030] 图5为本发明提供的发电系统的又一实施例的电路原理示意图；
[0031] 图6a和图6b分别示出了纳米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；
[0032] 图7a至图7b分别示出了纳米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；
[0033] 图7c示出了纳米摩擦发电机的第二种结构的具有弹性部件作为支撑臂的立体结 构示意图；
[0034] 图8a和图8b分别示出了纳米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；
[0035] 图9a和图9b分别示出了纳米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。

【具体实施方式】
[0036] 为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详 细说明，但本发明并不仅仅限于此。
[0037] 针对现有技术中风力发电机体积庞大、成本高昂、运输和安装困难的问题，本发明 提供了一种采用纳米摩擦发电机作为利用风力的发电装置的核心部件的发电系统。该发电 系统具体包括发电装置和储能装置。其中发电装置包括至少一个纳米摩擦发电机、容纳这 些纳米摩擦发电机的壳体、转动轴、至少一个凸轮以及扇叶。其中，至少一个纳米摩擦发电 机固设在壳体的内壁上；转动轴的一部分位于壳体外部,另一部分伸入到壳体内部；至少 一个凸轮固设在位于壳体内部的转动轴上；扇叶固设在位于壳体外部的转动轴的端部。储 能装置与纳米摩擦发电机的输出端相连，用于对纳米摩擦发电机输出的电能进行存储。该 发电系统的工作原理是：当风吹动位于壳体外部的扇叶时，扇叶带动转动轴转动，进一步的 转动轴带动凸轮转动，凸轮转动过程中会挤压纳米摩擦发电机，使纳米摩擦发电机产生机 械形变，从而产生交流脉冲电信号，储能装置将此交流脉冲电信号进行适当的变换后进行 存储，以备外部用电设备的使用。
[0038] 下面通过几个具体的实施例对发电系统的结构和工作原理进行详细介绍。
[0039] 图1和图2为本发明提供的发电系统的一实施例中发电装置的两种不同截面的结 构示意图。如图1和图2所示，在本实施例提供的发电系统中，发电装置包括多个纳米摩擦 发电机10、容纳这些纳米摩擦发电机10的壳体20、转动轴21、多个凸轮22以及扇叶23。本 发明对纳米摩擦发电机的个数不作限制，纳米摩擦发电机的具体结构将在后面详细描述。
[0040] 本发明中，壳体20为柱形结构。图1和图2所示的壳体20为一正四棱柱结构。多 个纳米摩擦发电机10均匀分布在壳体20的4个侧壁上。
[0041] 转动轴21的一部分位于壳体外部，这部分转动轴的端部固设有扇叶23。转动轴 21的另一部分位于壳体内部，这部分转动轴的端部抵至壳体20的底壁。
[0042] 如图2所示，位于壳体内部的转动轴21上固设有多个凸轮22,多个凸轮22间隔 设置，每个凸轮用来挤压与其对应的4个纳米摩擦发电机。具体地，每个凸轮具有多个凸起 部，如图1所示，凸轮22具有3个凸起部24,该凸起部24的顶端到转动轴21的距离略大于 纳米摩擦发电机10到转动轴21的距离，这样在凸轮22转动过程中，凸轮22的凸起部24 的端部就会接触并挤压纳米摩擦发电机10。在图2中，凸轮22的凸起部没有接触到纳米摩 擦发电机10,此时凸轮22的凸起部的端部还未到达这两个侧壁上的纳米摩擦发电机。
[0043] 上述壳体20可以为一槽体，即壳体20没有顶壁，这样一部分风可以直接灌入到壳 体20内部，这部分风吹过纳米摩擦发电机也能带动纳米摩擦发电机10产生一定的机械形 变，从而产生电能。或者，壳体20具有顶壁，转动轴21的另一部分穿过壳体20的顶壁伸入 到壳体20内部。
[0044] 图1和图2所示的发电装置的工作原理是：当风吹过时，会使扇叶23转动，扇叶23 带动转动轴21转动，进一步的转动轴21带动多个凸轮22转动，凸轮22在转动过程中其凸 起部的端部挤压纳米摩擦发电机10,使纳米摩擦发电机10产生机械形变，从而产生电能。
[0045] 基于上述发电装置的结构，下面将进一步介绍整个发电系统的结构和工作原理。
[0046] 图3为本发明提供的发电系统的一实施例的电路原理示意图。如图3所示，储能 装置包括：整流电路30、第一开关控制电路31、第一直流/直流控制电路32以及储能电路 33。其中，整流电路30与纳米摩擦发电机10的输出端相连，整流电路30接收纳米摩擦发 电机10输出的交流脉冲电信号，对该交流脉冲电信号进行整流处理得到直流电压U1 ;第一 开关控制电路31与整流电路30、第一直流/直流控制电路32和储能电路33相连，第一开 关控制电路31接收整流电路30输出的直流电压U1和储能电路33反馈的瞬时充电电压 U2,根据该直流电压U1和瞬时充电电压U2得到第一控制信号S1，将第一控制信号S1输出 给第一直流/直流控制电路32 ;第一直流/直流控制电路32与整流电路30、第一开关控制 电路31和储能电路33相连，第一直流/直流控制电路32根据第一开关控制电路31输出 的第一控制信号S1对整流电路30输出的直流电压U1进行转换处理输出给储能电路33充 电，得到瞬时充电电压U2。
[0047] 图3所示的发电系统的工作原理是：当风力作用于纳米摩擦发电机10时，会使纳 米摩擦发电机10发生机械形变，从而产生交流脉冲电信号。整流电路30接收到该交流脉 冲电信号后，对其进行整流处理，得到单向脉动的直流电压U1。第一开关控制电路31接收 整流电路30输出的直流电压U1和储能电路33反馈的瞬时充电电压U2后，将直流电压U1 和瞬时充电电压U2分别与储能电路33的充满电压U0进行比较，如果直流电压U1高于充 满电压U0且瞬时充电电压U2低于充满电压U0,此时第一开关控制电路31输出第一控制信 号S1，控制第一直流/直流控制电路32将整流电路30输出的直流电压U1进行降压处理， 输出给储能电路33进行充电，得到瞬时充电电压U2 ;如果直流电压U1低于等于充满电压 U0且瞬时充电电压U2低于充满电压U0,此时第一开关控制电路31输出第一控制信号S1， 控制第一直流/直流控制电路32将整流电路30输出的直流电压U1进行升压处理，输出给 储能电路33进行充电，得到瞬时充电电压U2 ;又如果瞬时充电电压U2等于或短时高于充 满电压U0,不管直流电压U1高于或低于充满电压U0,此时第一开关控制电路31输出第一 控制信号S1，控制第一直流/直流控制电路32使其停止为储能电路33充电。上述控制方 式仅为一个具体的例子，本发明对此不做限制，也可采用其他的控制方式为储能电路充电。
[0048] 可选地，储能电路33可以为锂离子电池、镍氢电池、铅酸电池或超级电容器等储 能元件。
[0049] 在上述实施例提供的发电系统中，纳米摩擦发电机作为利用风力发电的发电装置 的核心部件能够将风能转化为电能，储能装置对该电能进行储存，实现了利用风力发电。而 且，由于纳米摩擦发电机本身的发电效率很高，使整个风力发电系统有很高的发电效率，再 加上高效的设计结构，实现了一个最佳的发电效率。同时，该发电系统的核心部件生产便 捷，而且形状、尺寸不仅可以加工至微小化，实现风力发电系统的微型化；也可以加工至较 大尺寸，实现高功率发电。另外，由于纳米摩擦发电机微型化、薄膜化，进而使得整个发电系 统重量减小，同时成本得到了极大的降低。
[0050] 进一步的，本发明所提供的上述发电系统的发电装置还可以包括太阳能板，将风 能发电系统和太阳能发电系统组合起来使用，实现风能和太阳能的双重收集利用。
[0051] 图4为本发明提供的发电系统的另一实施例的电路原理示意图。图4所示的发电 系统与图3所示发电系统的区别之处在于增加了太阳能板40,储能装置进一步包括第二开 关控制电路41和第二直流/直流控制电路42。
[0052] 其中第二开关控制电路41与太阳能板40的输出端、第二直流/直流控制电路42 和储能电路33相连，第二开关控制电路41接收太阳能板40输出的直流电压U3和储能电 路33反馈的瞬时充电电压U2,根据直流电压U3和瞬时充电电压U2得到第二控制信号S2， 将第二控制信号S2输出给第二直流/直流控制电路42。第二直流/直流控制电路42与太 阳能板40的输出端、第二开关控制电路41和储能电路33相连，第二直流/直流控制电路 42根据第二开关控制电路41输出的第二控制信号S2对太阳能板40输出的直流电压U3进 行转换处理输出给储能电路33充电，得到瞬时充电电压U2。
[0053] 上述电路的工作原理是：当太阳光照射到太阳能板40上时，太阳能板40会将光能 转换为直流电能，输出直流电压U3。第二开关控制电路41接收太阳能板40输出的直流电 压U3和储能电路33反馈的瞬时充电电压U2后，将直流电压U3和瞬时充电电压U2分别与 储能电路33的充满电压U0进行比较，如果直流电压U3高于充满电压U0且瞬时充电电压 U2低于充满电压U0,此时第二开关控制电路41输出第二控制信号S2,控制第二直流/直流 控制电路42将太阳能板40输出的直流电压U3进行降压处理，输出给储能电路33进行充 电，得到瞬时充电电压U2 ;如果直流电压U3低于等于充满电压U0且瞬时充电电压U2低于 充满电压U0,此时第二开关控制电路41输出第二控制信号S2,控制第二直流/直流控制电 路42将太阳能板40输出的直流电压U3进行升压处理，输出给储能电路33进行充电，得到 瞬时充电电压U2 ;又如果瞬时充电电压U2等于或短时高于充满电压U0,不管直流电压U3 高于或低于充满电压U0,此时第二开关控制电路41输出第二控制信号S2,控制第二直流/ 直流控制电路42使其停止为储能电路33充电。上述控制方式仅为一个具体的例子，本发 明对此不做限制，也可采用其他的控制方式为储能电路充电。
[0054] 图4所示的发电系统的特点是采用太阳能板和纳米摩擦发电机同时为储能电路 进行充电，其中纳米摩擦发电机收集风能，太阳能板收集太阳能，这两个高效率的系统叠加 在一起，使整个系统的效率得以大幅度的提升。
[0055] 图5为本发明提供的发电系统的又一实施例的电路原理示意图。如图5所示，该发 电系统的发电装置除了包括上述纳米摩擦发电机及其相关部件以外，还包括太阳能板50 ; 进一步的，储能装置包括：第一开关控制电路51、整流电路52、开关电路53、第二开关控制 电路54、直流/直流控制电路55和储能电路56。
[0056] 其中第一开关控制电路51与太阳能板50的输出端、纳米摩擦发电机10相连，第 一开关控制电路51接收太阳能板50输出的直流电压U4,根据直流电压U4向纳米摩擦发电 机10输出用于控制纳米摩擦发电机是否工作的控制信号S3。整流电路52与纳米摩擦发电 机10的输出端相连，整流电路52接收纳米摩擦发电机10输出的交流脉冲电信号，对该交 流脉冲电信号进行整流处理得到直流电压U5。开关电路53的控制端与太阳能板50的输出 端相连，根据太阳能板50输出的直流电压U4控制开关电路53的输入/输出端与太阳能板 50的输出端或整流电路52连通。如果开关电路53的输入/输出端与太阳能板50的输出 端连通，那么开关电路53的输入/输出端输出的直流电压U6等于U4 ;如果开关电路53的 输入/输出端与整流电路52连通，那么开关电路53的输入/输出端输出的直流电压U6等 于U5。第二开关控制电路54与开关电路53的输入/输出端、直流/直流控制电路55和 储能电路56相连，第二开关控制电路54接收开关电路53的输入/输出端输出的直流电压 U6和储能电路56反馈的瞬时充电电压U7,根据直流电压U6和瞬时充电电压U7得到控制 信号S4,将控制信号S4输出给直流/直流控制电路55。直流/直流控制电路55与开关电 路53的输入/输出端、第二开关控制电路54和储能电路56相连，根据第二开关控制电路 54输出的控制信号S4对开关电路53的输入/输出端输出的直流电压U6进行转换处理输 出给储能电路56充电，得到瞬时充电电压U7。
[0057] 该发电系统的工作原理是：当太阳光照射到太阳能板50上时，太阳能板50会将光 能转换为直流电能，输出直流电压U4。开关电路53的控制端和第一开关控制电路51会同 时接收到该直流电压U4,将直流电压U4与预先配置在开关电路53和第一开关控制电路51 中的工作电压U'进行比较，如果U4大于或等于U'，开关电路53控制其输入/输出端与太 阳能板50的输出端连通，与此同时第一开关控制电路51向纳米摩擦发电机10输出用于控 制纳米摩擦发电机10停止工作的控制信号S3 ;如果U4小于U'，第一开关控制电路51向纳 米摩擦发电机10输出用于控制纳米摩擦发电机10继续工作的控制信号S3,与此同时开关 电路53控制其输入/输出端与整流电路52连通。第二开关控制电路54接收开关电路53 的输入/输出端输出的直流电压U6和储能电路56反馈的瞬时充电电压U7后，将直流电压 U6和瞬时充电电压U7分别与储能电路56的充满电压U0进行比较，如果直流电压U6高于 充满电压U0且瞬时充电电压U7低于充满电压U0,此时第二开关控制电路54输出控制信号 S4,控制直流/直流控制电路55将开关电路53的输入/输出端输出的直流电压U6进行降 压处理，输出给储能电路56进行充电，得到瞬时充电电压U7 ;如果直流电压U6低于等于充 满电压U0且瞬时充电电压U7低于充满电压U0,此时第二开关控制电路54输出控制信号 S4,控制直流/直流控制电路55将直流电压U6进行升压处理，输出给储能电路56进行充 电，得到瞬时充电电压U7 ;又如果瞬时充电电压U7等于或短时高于充满电压U0,不管直流 电压U6高于或低于充满电压U0,此时第二开关控制电路54输出控制信号S4,控制直流/ 直流控制电路55使其停止为储能电路56充电。上述控制方式仅为一个具体的例子，本发 明对此不做限制，也可采用其他的控制方式为储能电路充电。
[0058] 可选地，储能电路56可以为锂离子电池、镍氢电池、铅酸电池或超级电容器等储 能元件。
[0059] 图5所示的发电系统的特点是采用太阳能板和纳米摩擦发电机交替为储能电路 进行充电，其中纳米摩擦发电机收集风能，太阳能板收集太阳能。这种电路设计灵活，能够 根据实际情况自动切换，在太阳能充足的情况下，采用太阳能板为储能电路进行充电，并且 使纳米摩擦发电机停止工作，延长了纳米摩擦发电机及整流电路的使用寿命；在太阳能不 足的情况下，采用纳米摩擦发电机为储能电路进行充电，大大提高了整个系统的发电效率。
[0060] 下面将详细介绍发电系统中的纳米摩擦发电机的结构和工作原理。
[0061] 纳米摩擦发电机的第一种结构如图6a和图6b所示。图6a和图6b分别示出了纳 米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。该纳米摩擦发电机包 括：依次层叠设置的第一电极61，第一高分子聚合物绝缘层62,以及第二电极63。具体地， 第一电极61设置在第一高分子聚合物绝缘层62的第一侧表面上；且第一高分子聚合物绝 缘层62的第二侧表面与第二电极63的表面接触摩擦并在第二电极63和第一电极61处感 应出电荷。因此，上述的第一电极61和第二电极63构成纳米摩擦发电机的两个输出端。
[0062] 为了提高纳米摩擦发电机的发电能力，在第一高分子聚合物绝缘层62的第二侧 表面（即相对第二电极63的面上）进一步设有微纳结构64。因此，当纳米摩擦发电机受到 挤压时，第一高分子聚合物绝缘层62与第二电极63的相对表面能够更好地接触摩擦，并在 第一电极61和第二电极63处感应出较多的电荷。由于上述的第二电极63主要用于与第 一高分子聚合物绝缘层62摩擦，因此，第二电极63也可以称之为摩擦电极。
[0063] 上述的微纳结构64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4-50 μ m。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2-30 μ m的均匀分布，更优选的平均孔间距为9 μ m的均 匀分布。
[0064] 下面具体介绍一下图6a和图6b所示的纳米摩擦发电机的工作原理。当该纳米摩 擦发电机的各层受到挤压时，纳米摩擦发电机中的第二电极63与第一高分子聚合物绝缘 层62表面相互摩擦产生静电荷，静电荷的产生会使第一电极61和第二电极63之间的电容 发生改变，从而导致第一电极61和第二电极63之间出现电势差。由于第一电极61和第二 电极63作为纳米摩擦发电机的输出端与储能装置连接，储能装置构成纳米摩擦发电机的 外电路，纳米摩擦发电机的两个输出端之间相当于被外电路连通。当该纳米摩擦发电机的 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。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脉冲电信号。
[0065] 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。因此，相应地，在图6a和图6b所示的 纳米摩擦发电机中，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、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、 铁、猛、钥、鹤或钥;；合金可以是错合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍 合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。 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、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、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、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、 镓合金、钨合金、钥合金、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。
[0066] 在图6a所示的结构中，第一高分子聚合物绝缘层与第二电极是正对贴合，并通过 外侧边缘的胶布粘贴在一起的，但本发明不仅限于此。第一高分子聚合物绝缘层与第二电 极之间可以设置有多个弹性部件，例如弹簧，这些弹簧分布在第一高分子聚合物绝缘层与 第二电极的外侧边缘，用于形成第一高分子聚合物绝缘层与第二电极之间的弹性支撑臂。 当外力作用于纳米摩擦发电机时，纳米摩擦发电机受到挤压，弹簧被压缩，使得第一高分子 聚合物绝缘层与第二电极接触形成摩擦界面；当外力消失时，弹簧弹起，使得第一高分子聚 合物绝缘层与第二电极分离，纳米摩擦发电机恢复到原来的状态。
[0067] 纳米摩擦发电机的第二种结构如图7a和图7b所示。图7a和图7b分别示出了纳 米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。该纳米摩擦发电机包 括：依次层叠设置的第一电极71，第一高分子聚合物绝缘层72,第二高分子聚合物绝缘层 74以及第二电极73。具体地，第一电极71设置在第一高分子聚合物绝缘层72的第一侧表 面上；第二电极73设置在第二高分子聚合物绝缘层74的第一侧表面上；其中，第一高分子 聚合物绝缘层72的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层74的第二侧表面接触摩擦并在 第一电极71和第二电极73处感应出电荷。其中，第一电极71和第二电极73构成纳米摩 擦发电机的两个输出端。
[0068] 为了提高纳米摩擦发电机的发电能力，第一高分子聚合物绝缘层72和第二高分 子聚合物绝缘层74相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。在图7b中，第一 高分子聚合物绝缘层72的面上设有微纳结构75。因此，当纳米摩擦发电机受到挤压时，第 一高分子聚合物绝缘层72与第二高分子聚合物绝缘层74的相对表面能够更好地接触摩 擦，并在第一电极71和第二电极73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。
[0069] 图7a和图7b所示的纳米摩擦发电机的工作原理与图6a和图6b所示的纳米摩擦 发电机的工作原理类似。区别仅在于，当图7a和图7b所示的纳米摩擦发电机的各层受到 挤压时，是由第一高分子聚合物绝缘层72与第二高分子聚合物绝缘层74的表面相互摩擦 来产生静电荷的。因此，关于图7a和图7b所示的纳米摩擦发电机的工作原理此处不再赘 述。
[0070] 图7a和图7b所示的纳米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。
[0071] 在这种结构中，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、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒； 合金可以是错合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合 金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。上述两种结构中，第 一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层分别选自聚酰亚胺薄膜、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。
[0072] 在图7a所示的结构中，第一高分子聚合物绝缘层72与第二高分子聚合物绝缘层 74是正对贴合，并通过外侧边缘的胶布粘贴在一起的，但本发明不仅限于此。第一高分子 聚合物绝缘层72与第二高分子聚合物绝缘层74之间可以设置有多个弹性部件，图7c示 出了纳米摩擦发电机的第二种结构的具有弹性部件作为支撑臂的立体结构示意图，如图7c 所示，弹性部件可选为弹簧70,这些弹簧70分布在第一高分子聚合物绝缘层72与第二高分 子聚合物绝缘层74的外侧边缘，用于形成第一高分子聚合物绝缘层72与第二高分子聚合 物绝缘层74之间的弹性支撑臂。当外力作用于纳米摩擦发电机时，纳米摩擦发电机受到挤 压，弹簧70被压缩，使得第一高分子聚合物绝缘层72与第二高分子聚合物绝缘层74接触 形成摩擦界面；当外力消失时，弹簧70弹起，使得第一高分子聚合物绝缘层72与第二高分 子聚合物绝缘层74分离，纳米摩擦发电机恢复到原来的状态。
[0073] 除了上述两种结构外，纳米摩擦发电机还可以采用第三种结构实现，如图8a和图 8b所示。图8a和图8b分别示出了纳米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， 艮P :第三种结构的纳米摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极81、第一高分子聚合物绝 缘层82、居间薄膜层80、第二高分子聚合物绝缘层84以及第二电极83。具体地，第一电极 81设置在第一高分子聚合物绝缘层82的第一侧表面上；第二电极83设置在第二高分子聚 合物绝缘层84的第一侧表面上，且居间薄膜层80设置在第一高分子聚合物绝缘层82的第 二侧表面和第二高分子聚合物绝缘层84的第二侧表面之间。其中，所述居间薄膜层80和 第一高分子聚合物绝缘层82相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构85,和/或 所述居间薄膜层80和第二高分子聚合物绝缘层84相对设置的两个面中的至少一个面上设 有微纳结构85,关于微纳结构85的具体设置方式可参照上文描述，此处不再赘述。
[0074] 图8a和图8b所示的纳米摩擦发电机的材质可以参照前述的第二种结构的纳米 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)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。
[0075] 在图8a和图8b所示的实现方式中，居间薄膜层80是一层聚合物膜，因此实质上 与图7a和图7b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(第二高分 子聚合物绝缘层）之间的摩擦来发电的。其中，居间薄膜层容易制备且性能稳定。
[0076] 如果在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，在图8a所示的结构中，第一高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层是正对 贴合，并通过外侧边缘的胶布粘贴在一起的，但本发明不仅限于此。第一高分子聚合物绝缘 层与居间薄膜层之间可以设置有多个弹性部件，例如弹簧，这些弹簧分布在第一高分子聚 合物绝缘层与居间薄膜层的外侧边缘，用于形成第一高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层之 间的弹性支撑臂。当外力作用于纳米摩擦发电机时，纳米摩擦发电机受到挤压，弹簧被压 缩，使得第一高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层接触形成摩擦界面；当外力消失时，弹簧弹 起，使得第一高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层分离，纳米摩擦发电机恢复到原来的状态。
[0077] 如果在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，在图8a所示的结构中，第二高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层是正对 贴合，并通过外侧边缘的胶布粘贴在一起的，但本发明不仅限于此。第二高分子聚合物绝缘 层与居间薄膜层之间可以设置有多个弹性部件，例如弹簧，这些弹簧分布在第二高分子聚 合物绝缘层与居间薄膜层的外侧边缘，用于形成第二高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层之 间的弹性支撑臂。当外力作用于纳米摩擦发电机时，纳米摩擦发电机受到挤压，弹簧被压 缩，使得第二高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层接触形成摩擦界面；当外力消失时，弹簧弹 起，使得第二高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层分离，纳米摩擦发电机恢复到原来的状态。
[0078] 可选地，弹性部件可以同时设置在居间薄膜层与第一高分子聚合物绝缘层、居间 薄膜层与第二高分子聚合物绝缘层之间。
[0079] 另外，纳米摩擦发电机还可以采用第四种结构来实现，如图9a和图9b所示，包括： 依次层叠设置的第一电极91，第一高分子聚合物绝缘层92,居间电极层90,第二高分子聚 合物绝缘层94和第二电极93 ;其中，第一电极91设置在第一高分子聚合物绝缘层92的第 一侧表面上；第二电极93设置在第二高分子聚合物绝缘层94的第一侧表面上，居间电极层 90设置在第一高分子聚合物绝缘层92的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层94的第 二侧表面之间。其中，第一高分子聚合物绝缘层92相对居间电极层90的面和居间电极层 90相对第一高分子聚合物绝缘层92的面中的至少一个面上设置有微纳结构（图未示);和/ 或，第二高分子聚合物绝缘层94相对居间电极层90的面和居间电极层90相对第二高分子 聚合物绝缘层94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90与第一高分子聚合物绝缘层92和第二高分子聚合物绝缘层94之间摩擦产生 静电荷，由此将在居间电极层90与第一电极91和第二电极93之间产生电势差，此时，第一 电极91和第二电极93串联为纳米摩擦发电机的一个输出端；居间电极层90为纳米摩擦发 电机的另一个输出端。
[0080] 在图9a和图9b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前述的第二种结构的纳米摩擦发电机的材质进行 选择。居间电极层可以选择导电薄膜、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、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨、钒等，合金可以选自轻合金 (错合金、钛合金、镁合金、铍合金等)、重有色合金(铜合金、锌合金、猛合金、镍合金等)、低烙 点合金(铅、锡、镉、铋、铟、镓及其合金)、难熔合金(钨合金、钥合金、铌合金、钽合金等)。居 间电极层的厚度优选100 μ m-500 μ m，更优选200 μ m。
[0081] 如果第一高分子聚合物绝缘层相对居间电极层的面和居间电极层相对第一高分 子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上设置有微纳结构，在图9a所示的结构中，第一高分 子聚合物绝缘层与居间电极层是正对贴合，并通过外侧边缘的胶布粘贴在一起的，但本发 明不仅限于此。第一高分子聚合物绝缘层与居间电极层之间可以设置有多个弹性部件，例 如弹簧，这些弹簧分布在第一高分子聚合物绝缘层与居间电极层的外侧边缘，用于形成第 一高分子聚合物绝缘层与居间电极层之间的弹性支撑臂。当外力作用于纳米摩擦发电机 时，纳米摩擦发电机受到挤压，弹簧被压缩，使得第一高分子聚合物绝缘层与居间电极层接 触形成摩擦界面；当外力消失时，弹簧弹起，使得第一高分子聚合物绝缘层与居间电极层分 离，纳米摩擦发电机恢复到原来的状态。
[0082] 如果第二高分子聚合物绝缘层相对居间电极层的面和居间电极层相对第二高分 子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上设置有微纳结构，在图9a所示的结构中，第二高分 子聚合物绝缘层与居间电极层是正对贴合，并通过外侧边缘的胶布粘贴在一起的，但本发 明不仅限于此。第二高分子聚合物绝缘层与居间电极层之间可以设置有多个弹性部件，例 如弹簧，这些弹簧分布在第二高分子聚合物绝缘层与居间电极层的外侧边缘，用于形成第 二高分子聚合物绝缘层与居间电极层之间的弹性支撑臂。当外力作用于纳米摩擦发电机 时，纳米摩擦发电机受到挤压，弹簧被压缩，使得第二高分子聚合物绝缘层与居间电极层接 触形成摩擦界面；当外力消失时，弹簧弹起，使得第二高分子聚合物绝缘层与居间电极层分 离，纳米摩擦发电机恢复到原来的状态。
[0083] 可选地，弹性部件可以同时设置在居间电极层与第一高分子聚合物绝缘层、居间 电极层与第二高分子聚合物绝缘层之间。
[0084] 本发明提供的采用纳米摩擦发电机的风力发电系统及其与太阳能组合的发电系 统实现了风能和太阳能的双重收集利用，这不仅节约了能源，而且清洁环保，保护了环境。 对于采用纳米摩擦发电机的风力发电系统，由于纳米摩擦发电机本身的发电效率很高，而 使整个风力发电系统有很高的发电效率，再加上高效的设计结构，实现了一个最佳的发电 效率。
[0085] 本发明的采用纳米摩擦发电机的风力发电系统的结构可以设计成多种形式，可以 根据应用场所的不同选择不同的结构设计，扩大了风力发电系统的应用范围。
[0086] 本发明提供的发电系统实现了纳米摩擦发电机收集风能发电与太阳能发电的结 合，两个1?效率的子系统的置加，使整个系统的效率得到大幅度的提1?。另外还提供了 一种 储能装置，该储能装置设计灵活，能自动进行切换，不仅可以同时储存纳米摩擦发电机收集 风能所发的电与太阳能发的电，还可以交替储存纳米摩擦发电机收集风能所发的电与太阳 能发的电，操作简单。
[〇〇87] 最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例子，当然本领域的技术 人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技 术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种发电系统，其特征在于，包括：发电装置和储能装置； 所述发电装置包括：用于将机械能转化为电能的至少一个纳米摩擦发电机、容纳所述 至少一个纳米摩擦发电机的壳体、转动轴、至少一个凸轮以及扇叶；其中，所述至少一个纳 米摩擦发电机固设在所述壳体的内壁上；所述转动轴的一部分位于所述壳体外部，所述转 动轴的另一部分伸入到所述壳体内部；所述至少一个凸轮固设在位于所述壳体内部的所述 转动轴上；所述扇叶固设在位于所述壳体外部的所述转动轴的端部； 所述储能装置与所述纳米摩擦发电机的输出端相连，用于对所述纳米摩擦发电机输出 的电能进行存储。
2. 根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，每个凸轮具有多个凸起部，在所述 扇叶通过所述转动轴带动所述凸轮转动时，所述多个凸起部的端部挤压所述纳米摩擦发电 机。
3. 根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于，所述壳体为一槽体。
4. 根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于，所述壳体具有顶壁，所述转动轴 的另一部分穿过所述壳体的顶壁伸入到所述壳体内部。
5. 根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述壳体为柱形结构。
6. 根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述储能装置包括：整流电路、第一 开关控制电路、第一直流/直流控制电路以及储能电路； 所述整流电路与所述至少一个纳米摩擦发电机的输出端相连，接收所述至少一个纳 米摩擦发电机输出的交流脉冲电信号并对所述交流脉冲电信号进行整流处理得到直流电 压； 所述第一开关控制电路与所述整流电路、所述第一直流/直流控制电路和所述储能电 路相连，接收所述整流电路输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压，根据所 述整流电路输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压得到第一控制信号，将所 述第一控制信号输出给所述第一直流/直流控制电路； 所述第一直流/直流控制电路与所述整流电路、所述第一开关控制电路和所述储能电 路相连，根据所述第一开关控制电路输出的第一控制信号对所述整流电路输出的直流电压 进行转换处理输出给所述储能电路充电，得到瞬时充电电压。
7. 根据权利要求6所述的发电系统，其特征在于，所述发电装置还包括：太阳能板；所 述储能装置还包括：第二开关控制电路和第二直流/直流控制电路； 所述第二开关控制电路与所述太阳能板的输出端、所述第二直流/直流控制电路和 所述储能电路相连，接收所述太阳能板输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电 压，根据所述太阳能板输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压得到第二控制 信号，将所述第二控制信号输出给所述第二直流/直流控制电路； 所述第二直流/直流控制电路与所述太阳能板的输出端、所述第二开关控制电路和所 述储能电路相连，根据所述第二开关控制电路输出的第二控制信号对所述太阳能板输出的 直流电压进行转换处理输出给所述储能电路充电，得到瞬时充电电压。
8. 根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述发电装置还包括：太阳能板；所 述储能装置包括：第一开关控制电路、整流电路、开关电路、第二开关控制电路、直流/直流 控制电路和储能电路； 所述第一开关控制电路与所述太阳能板的输出端和所述至少一个纳米摩擦发电机相 连，接收所述太阳能板输出的直流电压，根据所述太阳能板输出的直流电压向所述至少一 个纳米摩擦发电机输出用于控制纳米摩擦发电机是否工作的控制信号； 所述整流电路与所述至少一个纳米摩擦发电机的输出端相连，接收所述至少一个纳米 摩擦发电机输出的交流脉冲电信号并对所述交流脉冲信号进行整流处理得到直流电压； 所述开关电路的控制端与所述太阳能板的输出端相连，根据所述太阳能板输出的直流 电压控制所述开关电路的输入/输出端与所述太阳能板的输出端或所述整流电路连通； 所述第二开关控制电路与所述开关电路的输入/输出端、所述直流/直流控制电路和 所述储能电路相连，接收所述开关电路的输入/输出端输出的直流电压和所述储能电路反 馈的瞬时充电电压，根据所述开关电路的输入/输出端输出的直流电压和所述储能电路反 馈的瞬时充电电压得到控制信号，将所述控制信号输出给所述直流/直流控制电路； 所述直流/直流控制电路与所述开关电路的输入/输出端、所述第二开关控制电路和 所述储能电路相连，根据所述第二开关控制电路输出的控制信号对所述开关电路的输入/ 输出端输出的直流电压进行转换处理输出给所述储能电路充电，得到瞬时充电电压。
9. 根据权利要求6或7或8所述的发电系统，其特征在于，所述储能电路为锂离子电 池、镍氢电池、铅酸电池或超级电容器。
10. 根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述纳米摩擦发电机包括：依次层 叠设置的第一电极，第一高分子聚合物绝缘层，以及第二电极；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 侧表面朝向所述第二电极设置，所述第一电极和第二电极构成所述纳米摩擦发电机的输出 端。
11. 根据权利要求10所述的发电系统，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。
12. 根据权利要求11所述的发电系统，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层与 所述第二电极之间设置有多个弹性部件，所述弹性部件用于在外力的作用下控制所述第一 高分子聚合物绝缘层与所述第二电极接触和分离。
13. 根据权利要求12所述的发电系统，其特征在于，所述纳米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，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。
14. 根据权利要求13所述的发电系统，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。
15. 根据权利要求14所述的发电系统，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层与 所述第二高分子聚合物绝缘层之间设置有多个弹性部件，所述弹性部件用于在外力的作用 下控制所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二高分子聚合物绝缘层接触和分离。
16. 根据权利要求13所述的发电系统，其特征在于，所述纳米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， 其中，所述居间薄膜层为聚合物薄膜层，且所述第一高分子聚合物绝缘层相对所述居间薄 膜层的面和居间薄膜层相对于第一高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上和/或所 述第二高分子聚合物绝缘层相对所述居间薄膜层的面和居间薄膜层相对第二高分子聚合 物绝缘层的面中的至少一个面上设有微纳结构。
17. 根据权利要求16所述的发电系统，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层和 所述居间薄膜层之间设置有多个弹性部件，该弹性部件用于在外力的作用下控制所述第一 高分子聚合物绝缘层和所述居间薄膜层接触和分离； 和/或，所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间薄膜层之间设置有多个弹性部件， 该弹性部件用于在外力的作用下控制所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间薄膜层接 触和分离。
18. 根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述纳米摩擦发电机包括：依次层 叠设置的第一电极，第一高分子聚合物绝缘层，居间电极层，第二高分子聚合物绝缘层以及 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；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，所述居间电极层设置在 所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表 面之间，且所述第一高分子聚合物绝缘层相对所述居间电极层的面和居间电极层相对于第 一高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上和/或所述第二高分子聚合物绝缘层相对 所述居间电极层的面和居间电极层相对第二高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上 设有微纳结构，所述第一电极和第二电极相连后与所述居间电极层构成所述纳米摩擦发电 机的输出端。
19. 根据权利要求18所述的发电系统，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层和 所述居间电极层之间设置有多个弹性部件，该弹性部件用于在外力的作用下控制所述第一 高分子聚合物绝缘层和所述居间电极层接触和分离； 和/或，所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间电极层之间设置有多个弹性部件， 该弹性部件用于在外力的作用下控制所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间电极层接 触和分离。
【文档编号】H02J7/00GK104104262SQ201310128503
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月12日 优先权日:2013年4月12日
【发明者】徐传毅, 张勇平, 吴宝荣, 郝立星 申请人:纳米新能源（唐山）有限责任公司