发电装置和发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电能技术领域，更具体地说，涉及一种发电装置和发电系统。
【背景技术】
[0002]摩擦发电机自问世以来就受到人们的广泛关注，其高电压、高灵敏性、柔性好、低成本、易制作的特性使其具有广泛的应用前景。摩擦发电机具有独特的工作方式，能够对环境中的振动能量进行收集和转换，如动物运动时的振动、风能等。
[0003]现有技术中的基于摩擦发电机的风力发电装置，包括:摩擦发电机以及支撑至少一个摩擦发电机的支撑部件，摩擦发电机为平板状，风力作用于摩擦发电机使其摩擦产生电能。然而，平板状的摩擦发电机不利于收集风能，导致风力发电效率较低。
【发明内容】
[0004]本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提出一种发电装置，用以解决现有技术中摩擦发电机不利于收集风能，导致风力发电效率较低的问题。
[0005]根据本发明的一个方面，提供一种发电装置，包括:至少一个风向袋和至少一个摩擦发电机；
[0006]所述风向袋包括相对设置的第一开口和第二开口、以及沿所述第一开口至所述第二开口延伸方向的通风道，且所述第一开口的面积大于所述第二开口的面积；
[0007]所述摩擦发电机设置于所述通风道内；每个所述摩擦发电机包括至少一层自由层和至少一层固定层；所述固定层固定安装于所述风向袋上；所述自由层具有延伸部和至少两个连接部，所述自由层通过所述连接部连接在所述风向袋上，所述自由层的延伸部与所述固定层之间形成摩擦界面。
[0008]可选地，所述自由层的延伸部与所述固定层之间形成的摩擦空间正对所述第一开口至所述第二开口的延伸方向。
[0009]可选地，所述连接部位于所述延伸部的两端；
[0010]所述延伸部的最大可振动幅度大于或等于所述延伸部两端的两个连接部所在平面与所述固定层之间的最大距离。
[0011]可选地，所述风向袋为一个；
[0012]所述固定层整体固定安装于所述风向袋的内壁上，或者，所述固定层的两端固定安装于所述风向袋的内壁上；
[0013]所述自由层的连接部连接在所述风向袋的内壁上。
[0014]可选地，所述风向袋为至少两个，各个所述风向袋的尺寸逐渐减小，相邻的两个所述风向袋为第一风向袋和第二风向袋，其中所述第一风向袋的尺寸大于所述第二风向袋的尺寸，所述第二风向袋套设于所述第一风向袋之内，所述第一风向袋和所述第二风向袋之间形成所述通风道；
[0015]在每相邻的所述第一风向袋和所述第二风向袋之间形成的所述通风道内，都设置有至少一个所述摩擦发电机。
[0016]可选地，所述固定层整体固定安装于所述第一风向袋的内壁或所述第二风向袋的外壁上；
[0017]所述自由层的两个所述连接部连接在所述第一风向袋的内壁上或所述第二风向袋的外壁上。
[0018]根据本发明的另一个方面，提供一种发电系统，包括本发明上述发电装置，还包括:储能装置；储能装置与发电装置的摩擦发电机的输出端相连，用于对摩擦发电机输出的电能进行存储。
[0019]本发明提供的发电装置和发电系统，将摩擦发电机制备在两端开口的风向袋中，当风从风向袋中吹过时，摩擦发电机能有效地收集风能，能够进一步提高风力发电效率。本发明的这种结构中摩擦发电机脱离了对刚性支撑板的依赖，大大降低了整个装置的重量。
【附图说明】
[0020]图1a为本发明实施例一中发电装置的立体结构示意图；
[0021]图1b为本发明实施例一中发电装置的侧向剖面示意图；
[0022]图1c为本发明实施例一中摩擦发电机的正向剖面示意图；
[0023]图2a为本发明实施例一中示例一的发电装置的正向剖面示意图；
[0024]图2b为本发明实施例一中示例二的发电装置的正向剖面示意图；
[0025]图2c为本发明实施例一中示例三的发电装置的正向剖面示意图；
[0026]图2d为本发明实施例一中示例四的发电装置的正向剖面示意图；
[0027]图2e为本发明实施例一中示例五的发电装置的正向剖面示意图；
[0028]图2f为本发明实施例一中示例九的发电装置的正向剖面示意图；
[0029]图2g为本发明实施例一中示例i^一的发电装置的正向剖面示意图；
[0030]图3a为本发明实施例二中发电装置的立体结构示意图；
[0031]图3b为本发明实施例二中发电装置的侧向剖面示意图；
[0032]图3c为本发明实施例二中摩擦发电机的正向剖面示意图；
[0033]图3d为本发明实施例二中示例十五的发电装置的正向剖面示意图；
[0034]图3e为本发明实施例二中示例十六的发电装置的正向剖面示意图；
[0035]图3f为本发明实施例二中示例十七的发电装置的正向剖面示意图；
[0036]图3g为本发明实施例二中示例十九的发电装置的正向剖面示意图；
[0037]图3h为本发明实施例二中示例二十三的发电装置的正向剖面示意图；
[0038]图3i为本发明实施例二中示例二十五的发电装置的正向剖面示意图；
[0039]图4a为本发明实施例三中发电系统的立体结构示意图；
[0040]图4b为本发明实施例三中发电系统的侧向剖面示意图。
【具体实施方式】
[0041]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。
[0042]针对现有技术中摩擦发电机不利于收集风能，导致风力发电效率较低的问题，本发明提供了一种发电装置，图1a为本发明实施例一中发电装置的立体结构示意图，图1b为本发明实施例一中发电装置的侧向剖面示意图，图1c为本发明实施例一中摩擦发电机的正向剖面示意图，如图la、Ib和Ic所示，发电装置包括:风向袋I和多个摩擦发电机2。
[0043]风向袋包括相对设置的第一开口 101和第二开口 102、以及沿第一开口至第二开口延伸方向的通风道3，且第一开口 101的面积大于第二开口 102的面积。
[0044]摩擦发电机2设置于通风道3内；每个摩擦发电机2包括至少一层自由层201和至少一层固定层202 ;固定层202固定安装于风向袋I上；自由层201具有延伸部2011和设置在延伸部2011两端的两个连接部2012，自由层201通过连接部2012连接在风向袋I上，自由层201的延伸部2011与固定层202之间形成摩擦界面。
[0045]可选的，延伸部2011和连接部2012可以为多个，且每个延伸部2011的两端各设置有一个连接部2012。
[0046]在延伸部两端各设置一个连接部的好处是:相比仅在延伸部一端设置连接部的情况，可以防止自由层折叠而导致自由层不能够有效震动的问题。
[0047]通过本发明实施例一的发电装置，使风从风向袋中穿过，从而对摩擦发电机产生风力作用，通过摩擦使摩擦发电机产生电能，有利于收集风能。由于风向袋的第一开口的面积大于第二开口的面积，能够在风穿过风向袋时，使风向袋自动调整方向，风速最大的方向始终垂直于第一开口所在平面，使风速最大的风进入风向袋对摩擦发电机产生风力作用，该发电装置始终保持在能够接收最大风能的方向。而且由于第二开口面积小，能够在风向袋中进一步提高空气压强，增加风力作用。固定层相对于风向袋保持静止，自由层的延伸部则可以相对于风向袋自由活动，延伸部在风力作用下与固定层进行摩擦，从而产生电能，而且由于固定层相对静止，相对固定层能够自由运动的自由层延伸部能够进一步提高摩擦发电效率。
[0048]下面通过几个具体示例介绍本发明实施例一的发电装置的各种结构。
[0049]在以下示例一至示例四中，摩擦发电机包括:第一电极、第一高分子聚合物绝缘层和第二电极,第一电极和第二电极构成摩擦发电机的输出端。
[0050]示例一
[0051 ] 图2a为本发明实施例一中示例一的发电装置的正向剖面示意图，如图2a所示，第一电极211为一层自由层，第一高分子聚合物绝缘层212和第二电极213层叠设置在一起形成一层固定层；第一电极211具有分别位于其两端的两个连接部以及位于两个连接部之间的延伸部，其中第一电极211的延伸部与第一高分子聚合物绝缘层212之间形成摩擦界面；第一电极211通过两个连接部连接于风向袋I的内壁；层叠设置在一起的第一高分子聚合物绝缘层212和第二电极213的两端固定安装于风向袋I的内壁上；第一电极211位于第一高分子聚合物绝缘层212和风向袋I的内壁之间。
[0052]第一电极211的总长度大于两个连接部之间的直线距离。第一电极211的最大可振动幅度大于或等于第一电极211的两个连接部所在平面与第一高分子聚合物绝缘层212之间的最大距离，使得第一电极211的延伸部的摩擦区域在风的吹动下能够与第一高分子聚合物绝缘层212产生摩擦。
[0053]另外，可选地，第一电极211的延伸部与第一高分子聚合物绝缘层212之间形成摩擦空间215正对第一开口至第二开口的延伸方向A。由于在风向袋内部风是沿着第一开口至第二开口的延伸方向A吹动的，摩擦空间215正对该延伸方向A使得第一电极211的延伸部与第一高分子聚合物绝缘层212所产生的摩擦效果更为良好，从而感应出更多的电荷量，提高发电装置的输出性能。
[0054]第一电极211的材料可以为金箔、银箔、铜箔、铝箔、表面具备金属层的聚合物薄膜、表面具备合金层的聚合物薄膜、导电纸、导电布中的一种。其中表面具备金属层的聚合物薄膜和表面具备合金层的聚合物薄膜可以通过磁控溅射、真空蒸镀、丝网印刷等技术在聚合物薄膜表面制作金、铝、银、铜镍合金等导电层制得。
[0055]示例二
[0056]图2b为本发明实施例一中示例二的发电装置的正向剖面示意图，如图2b所示，第一电极211和第一高分子聚合物绝缘层212层叠设置在一起形成一层自由层,第二电极213为一层固定层；自由层具有分别位于其两端的两个连接部以及位于两个连接部之间的延伸部，其中第一高分子聚合物绝缘层212与第二电极213之间形成摩擦界面；第一电极211和第一高分子聚合物绝缘层212通过两个连接部连接于风向袋I的内壁；第二电极213的两端固定安装于风向袋I的内壁上；第一电极211和第一高分子聚合物绝缘层212形成的自由层位于第二电极213和风向袋I的内壁之间。
[0057]第一电极211和第一高分子聚合物绝缘层212形成的自由层的总长度大于两个连接部之间的直线距离。该自由层的最大可振动幅度大于或等于自由层的两个连接部所在平面与第二电极213之间的最大距离，使得第一高分子聚合物绝缘层212的摩擦区域在风的吹动下能够与第二电极213产生摩擦。
[0058]另外，可选地，第一高分子聚合物绝缘层212的延伸部与第二电极213之间形成摩擦空间215正对第一开口至第二开口的延伸方向A。由于在风向袋内部风是沿着第一开口至第二开口的延伸方向A吹动的，摩擦空间215正对该延伸方向A使得第一高分子聚合物绝缘层212的延伸部与第二电极213所产生的摩擦效果更为良好，从而感应出更多的电荷量，提高发电装置的输出性能。
[0059]第一电极211的材料可以为金箔、银箔、铜箔、铝箔、表面具备金属层的聚合物薄膜、表面具备合金层的聚合物薄膜、导电纸、导电布中的一种。其中表面具备金属层的聚合物薄膜和表面具备合金层的聚合物薄膜可以通过磁控溅射、真空蒸镀、丝网印刷等技术在聚合物薄膜表面制作金、铝、银、铜镍合金等导电层制得。
[0060]第一高分子聚合物绝缘层212的厚度在保证聚合物薄膜强度的前提下，优选小于50um ;第一高分子聚合物绝缘层212的材料可以为聚氯乙烯(PVC)薄膜、聚四氟乙烯(PTFE)薄膜、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺(PI)薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚乙烯(PE)薄膜、聚丙烯(PP)薄膜、聚苯乙烯(PS)薄膜、聚三氟氯乙烯(PCTFE)薄膜中的一种。
[0061]示例三
[0062]图2c为本发明实施例一中示例三的发电装置的正向剖面示意图，如图2c所示，第一电极211和第一高分子聚合物绝缘层212为两层分离设置的自由层，第二电极213为一层固定层；第一高分子聚合物绝缘层212与第一电极211之间和/或第一高分子聚合物绝缘层212与第二电极213之间形成摩擦界面。第一电极211和第一高分子聚合物绝缘层212各自具有位于