[发明专利]摩擦发电和电磁发电的混合发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种摩擦发电和电磁发电的混合发电系统。 

背景技术

风能作为自然界存在的巨大能量和清洁、无污染的可再生能源，由于其不需使用燃料，也不会产生辐射或空气污染的优点，得到了高度关注和广泛应用。 

同时，随着电子产品的丰富和发展，出现了大量新型纳米器件，广泛应用于无线传感网络，微机电系统，移动通信等领域。这些纳米器件的功率密度更高，通过外部电源供电是繁琐不便的。因此，为实现纳米系统的自供电，对高效率，小型化移动电源的需求也不断增加。 

利用风能为纳米系统提供电源是一种可能的方式。传统的微型风力发电机多采用电磁发电的方式，存在输出电流高而输出电压低的缺点，其能量密度也较为低下。 

一些新型的风力发电机中采用了摩擦发电技术，但通常是直接将摩擦发电机暴露在空气中，通过气流对摩擦发电机的吹动来促使摩擦发电机发电，效率十分低下；或者是通过传动装置带动机械部件，例如拨片、弹簧等接触、按压摩擦发电机，然而在传动及按压、接触的过程中依然会损失大量的能量，同样无法高效率地将风能转化为电能，此外，摩擦发电机的输出电流通常较低。 

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种摩擦发电和电磁发电的混合发电系统，用以解决现有技术中风力-电磁、风力-摩擦发电系统中 发电效率低下的问题。 

本发明提供的摩擦发电和电磁发电的混合发电系统，包括： 

护罩支撑架、定子和转子；其中 

所述护罩支撑架包括罩体、上盖板和下盖板；所述定子为中空结构的柱体结构，所述定子位于所述罩体内部并与所述罩体同轴设置，定子的底端固定在下盖板上，定子的内侧壁上开设有至少一个容纳发电机组件的凹槽或通孔，所述发电机组件包括由线圈和定子磁铁组成的电磁发电机以及至少一个摩擦发电机；所述转子包括风翼、旋转轴以及转子磁铁，所述旋转轴的一端与所述上盖板衔接并部分暴露于罩体外部，进而与风翼固接，旋转轴位于罩体内部的另一端与下盖板旋转连接；不同极性的转子磁铁固设在旋转轴上与所述至少一个发电机组件对应的位置；所述风翼带动旋转轴转动时，不同极性的转子磁铁交替与定子磁铁相互吸引和排斥，实现定子磁铁撞击摩擦发电机，并同时实现线圈切割定子磁铁的磁感线。 

可选地，所述发电机组件还包括套筒，所述线圈缠绕在所述套筒外周，所述至少一个摩擦发电机固设在套筒内部的一端部或分别固设在套筒内部的两端部，所述定子磁铁位于套筒内部，所述定子磁铁在与不同极性的所述转子磁铁交替相互吸引和排斥的作用下沿着套筒的轴向往复运动。 

所述至少一个发电机组件在所述定子的内侧壁上按照轴向高度分层排列，所述转子磁铁在所述旋转轴上按照轴向高度分层排列，每层发电机组件与对应的一层转子磁铁位于同一径向平面内。 

可选地，每层发电机组件包括奇数个发电机组件。 

可选地，每层发电机组件包括至少一对发电机组件，所述一对发电机组件相对于所述定子的轴线对称设置；每层转子磁铁包括至少一对转子磁铁，一对转子磁铁相对于所述旋转轴的轴线对称设置，所述一对转子磁铁的极性不同。 

可选地，不同层转子磁铁在轴向上按列排布。 

可选地，不同层转子磁铁在轴向上交错排布。 

该混合发电系统还包括：储能装置；所述储能装置包括：与所述至少一个摩擦发电机的输出端和线圈输出端相连的整流器；与所述整流器的输出端 相连的滤波电容；与所述滤波电容的输出端相连的DC／DC变换器；以及与所述DC／DC变换器的输出端相连的储能元件。 

本发明提供的摩擦发电和电磁发电的混合发电系统中，摩擦发电机产生的高电压弥补了传统电磁风力发电系统中输出电流高而输出电压低的缺点，提高了能量密度；同时，通过风翼带动旋转轴转动，使旋转轴上对称设置的转子磁铁交替吸引、排斥定子磁铁往复运动来挤压摩擦发电机，有效地降低了传动及按压、接触的过程中的能量损失，提高了发电效率。这种高密度，高效率的摩擦发电和电磁发电的混合发电系统，适合用于为移动设备，传感网络等供电。 

附图说明

图1a和图1b分别为本发明实施例提供的摩擦发电和电磁发电混合发电系统的立体结构示意图和分解结构示意图； 

图2为本发明实施例中护罩支撑架的分解结构示意图； 

图3a和图3b分别为本发明实施例中定子的轴向剖面结构示意图和径向剖面结构示意图；