CN221177368U - 一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测*** - Google Patents
一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN221177368U CN221177368U CN202322982747.9U CN202322982747U CN221177368U CN 221177368 U CN221177368 U CN 221177368U CN 202322982747 U CN202322982747 U CN 202322982747U CN 221177368 U CN221177368 U CN 221177368U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wind power
- layer
- monitoring system
- system based
- power generation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 36
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 16
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 12
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims description 11
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 6
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 4
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测***，属于自供电的变电站温湿度监测领域。本实用新型中每个单方向风力发电装置基于摩擦电效应的原理，对单方向的风能进行有效的收集，并将若干个单方向风力发电装置以中心支撑杆为中心点形成正多边形结构，实现对多方向的风能有效收集实现可再生能源利用的最大化。本实用新型无需外部电源，可大大提高了无线设备的可靠性和寿命。
Description
技术领域
本实用新型属于自供电的变电站温湿度监测领域，涉及一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测***。
背景技术
传统的传感***由电池或电缆供电，由于其寿命短、结构繁琐、维护困难，在实际应用中受到限制，并且带来了大量的能源消耗。发展可再生能源是解决能源短缺问题的有效手段，其中风能就是一种可再生能源。开发一套自供电的风能发电装置可使变电站环境中无线传感器更易部署，减少无线传感器的运行维护需求、延长无线传感器的供电寿命。
传统的风力发电机是基于电磁感应原理和涡轮机结构，以发电塔的形式存在，需要占用大片土地、安装成本较高、对风速和风向要求高、输出不稳定、运行期间噪音大，受限于地理环境、不适合在城市中安装，且存在较强的电磁干扰，且产生的噪声对居民生活有较大影响，对生态环境和鸟类及植物生长也造成了较为严重的危害。由于摩擦纳米发电机非常容易获取环境中的能量，可将环境中无处不在的各种形式的机械能转换为电能，如风能，触摸、撞击、线性滑动、旋转、振动等。目前，中国专利CN202110932878.9公开了一种风力摩擦纳米发电机驱动的NO2气体监测***及其制备方法及应用。中国专利CN202211103466.5公开一种基于微风振动取能的智能防振装置。都普遍还存在受风的方向来源的限制，无法收集多方向的风能。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测***，解决传统风力发电的低启动速度、监测***体积大且不能同时收集多方向的风能的技术问题。
为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测***，包括：多方向风力发电装置、全波整流器12、存储模块13、稳压模块14和温湿度传感器15；
所述多方向风力发电装置包括中心支撑轴7、连接杆6和若干个单方向风力发电装置11，所述连接杆6一端固定连接所述中心支撑杆7，另一端固定连接单方向风力发电装置11；
每个单方向风力发电装置11分别与全波整流器12、存储模块13、稳压模块14和温湿度传感器15依次连接；
所述单方向风力发电装置11，从下至上依次包括塑料板层5、第一底电极层4、摩擦层3、第二顶电极层2和易弯曲形变的拱形弹性层1；
所述第一底电极4的下表面紧密粘贴在塑料板层5的上表面，所述摩擦层3紧密粘贴在第二顶电极层2的下表面，将附带摩擦层3的第二顶电极层2通过导电双面胶紧密粘贴在所述易弯曲形变的拱形弹性层1下表面，同时保证摩擦层3的下表面与第一底电极层4的上表面之间形成拱形间隙，所述易弯曲形变的拱形弹性层1的两端分别靠近所述第一底电极层4两端的边缘；
所述塑料板层5的下表面与所述连接杆6固定连接；
每个单方向风力发电装置的塑料板层5以中心支撑杆7为中心点形成正多边形结构。
进一步的，所述摩擦层3采用厚度为1μm的CuO掺杂改性的PVDF纳米纤维膜。
进一步的，所述第一电极层4由一个厚度为2mm的铜基板构成。
进一步的，所述第二顶电极层2为铝片。
进一步的，所述易弯曲形变的拱形弹性层1为弹性PET薄片。
进一步的，所述摩擦层3下表面与第一底电极层4的上表面之间形成拱形间隙的高度为1mm。
进一步的，所述存储模块13为储能电容器，所述稳压模块14为稳压二极管。
进一步的，在所述第一底电极4与第二顶电极2引出导线，与后续的相关外电路连接。
本实用新型的有益效果在于：
第一，本实用新型可以收集多方向的风能且保证实现各个方向的风能的有效收集，显著提高整个风力发电装置的发电能力，保证无线传感器的不停歇供电。并且制备方便，低成本、通用性好和低频能量转换效率高，在未来的微/纳能源和自驱动传感器方面显示出巨大潜力。
第二，本实用新型通过CuO改性的PVDF的柔性材料可提高风力发电装置的输出性能。
第三，本实用新型中拱形PET带的弹性可以确保摩擦电极在外部风力的变化下实现CuO@PVDF3摩擦层波浪式形变，从而实现CuO@PVDF3纳米纤维膜摩擦层与底电极铜基板接触-分离行为。
第四，本实用新型中摩擦层下表面与第一底电极层的上表面之间形成拱形间隙的高度为1mm，有利于摩擦层与底电极间往复接触-分离，且有利于实现摩擦层与底电极层之间的接触面积尽可能大，提升其发电装置的输出性能。
本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
图1为单方向风力发电装置示意图；
图2为多方向风力发电装置示意图；
图3为基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测***图；
附图标记：1-易弯曲形变的拱形弹性层，2-第二顶电极层，3-摩擦层，4-第一底电极层，5-塑料板层，6-连接杆，7-中心支撑轴，11-单方向风力发电装置，12-全波整流器，13-存储模块，14-稳压模块，15-温湿度传感器。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图3，为一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测***。
包括多方向风力发电装置、全波整流器12、存储模块13、稳压模块14和温湿度传感器15；
多方向风力发电装置包括中心支撑轴7、连接杆6和六个单方向风力发电装置11，连接杆6一端固定连接中心支撑杆7，另一端固定连接单方向风力发电装置11；
每个单方向风力发电装置11分别与全波整流器12、存储模块13、稳压模块14和温湿度传感器15依次连接；
单方向风力发电装置11，从下至上依次包括塑料板层5、第一底电极层4、摩擦层3、第二顶电极层2和易弯曲形变的拱形弹性层1；
第一底电极4的下表面紧密粘贴在塑料板层5的上表面，摩擦层3紧密粘贴在第二顶电极层2的下表面，将附带摩擦层3的第二顶电极层2通过导电双面胶紧密粘贴在易弯曲形变的拱形弹性层1下表面，同时保证摩擦层3的下表面与第一底电极层4的上表面之间形成拱形间隙，易弯曲形变的拱形弹性层1的两端分别靠近第一底电极层4两端的边缘；
塑料板层5的下表面与连接杆6固定连接；
每个单方向风力发电装置的塑料板层5以中心支撑杆7为中心点形成正六边形结构；
摩擦层3采用厚度为1μm的CuO掺杂改性的PVDF纳米纤维膜；
第一电极层4由一个厚度为2mm的6cm×3cm的成铜基板构成；
第二顶电极层2为铝片；
易弯曲形变的拱形弹性层1为弹性PET薄片；
摩擦层3下表面与第一底电极层4的上表面之间形成拱形间隙的高度为1mm；
存储模块13为储能电容器，稳压模块14为稳压二极管；
在第一底电极4与第二顶电极2引出导线，与后续的相关外电路连接。
实施例1：
拱形PET带的弹性能确保摩擦电极在外部风力的变化下实现CuO@PVDF摩擦层波浪式形变，从而实现CuO@PVDF纳米纤维膜摩擦层与底电极铜基板接触-分离行为；
若初始状态为风垂直于基板吹过时，CuO@PVDF纳米纤维膜与铜底电极接触，这个状态下，由于CuO@PVDF负摩擦电极性远远大于铜，铜电极表面的电子吸附在CuO@PVDF纳米纤维膜的表面，从而在铜电极表面形成正摩擦电荷，在CuO@PVDF纳米纤维膜表面产生负摩擦电荷，电荷保持平衡；
当方向发生变化或消失时，拱形PET带的回复力使CuO@PVDF纳米纤维膜摩擦层远离铜基板底电极，由于CuO@PVDF的绝缘性，摩擦电荷长期停留在纳米纤维的表面，因此，在电极分离过程中，两电极之间形成电势差，从而在外电路中形成电流以达到新的电荷平衡，同时，随着风向，风的大小不断变化，CuO@PVDF纳米纤维膜摩擦层与底电极铜基板不断的接触分离，便可不断产生电输出。
实施例2：
如图3所示：一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测***，包括，第一部分为单方向风力发电装置11和全波整流器12部分，用于提供直流电压；第二部分为存储模块13，发电装置产生的电能存储在存储电容器中；第三部分为稳压模块14，使用稳压二极管提供的稳定电压输出；第四部分为温湿度传感器15，可实现变电站环境温湿度的有效监测。
整个自取能温湿度监测***主要的运作方式为，通过六个单方向风力发电装置11第一底电极4与第二顶电极2引出的导线分别通过六个全波整流器12转换为直流电流，再将其电量存储在储能电容器中，最后通过稳压二极管将其转化为稳定的电压输出为温湿度检测仪供电。
通常，电子器件的正常工作需要稳定的直流电源供电，发电机转换的交流电信号需要整流为直流输出才可以正常的为所需要的电子器件供电。因此，本实用新型制作的六个风力发电装置11产生的交流电流分别通过六个全波整流器12转换为直流电流。为了提高转换能量的利用率，设置了储能电容器模块用于存储转换的电能，以供电子器件的取用。存储的电量可为电子设备供能，驱动温湿正常工作，在驱动其他小功率电子设备方面也具有广阔的应用前景。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测***，其特征在于：包括：多方向风力发电装置、全波整流器(12)、存储模块(13)、稳压模块(14)和温湿度传感器(15)；
所述多方向风力发电装置包括中心支撑轴(7)、连接杆(6)和若干个单方向风力发电装置(11)，所述连接杆(6)一端固定连接所述中心支撑杆(7)，另一端固定连接单方向风力发电装置(11)；
每个单方向风力发电装置(11)分别与全波整流器(12)、存储模块(13)、稳压模块(14)和温湿度传感器(15)依次连接；
所述单方向风力发电装置(11)，从下至上依次包括塑料板层(5)、第一底电极层(4)、摩擦层(3)、第二顶电极层(2)和易弯曲形变的拱形弹性层(1)；
所述第一底电极(4)的下表面紧密粘贴在塑料板层(5)的上表面，所述摩擦层(3)紧密粘贴在第二顶电极层(2)的下表面，将附带摩擦层(3)的第二顶电极层(2)通过导电双面胶紧密粘贴在所述易弯曲形变的拱形弹性层(1)下表面，同时保证摩擦层(3)的下表面与第一底电极层(4)的上表面之间形成拱形间隙，所述易弯曲形变的拱形弹性层(1)的两端分别靠近所述第一底电极层(4)两端的边缘；
所述塑料板层(5)的下表面与所述连接杆(6)固定连接；
每个单方向风力发电装置(11)的塑料板层(5)以中心支撑杆(7)为中心点形成正多边形结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测***，其特征在于：所述摩擦层(3)采用厚度为1μm的CuO掺杂改性的PVDF纳米纤维膜。
3.根据权利要求1所述的一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测***，其特征在于：所述第一电极层(4)由一个厚度为2mm的铜基板构成。
4.根据权利要求1所述的一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测***，其特征在于：所述第二顶电极层(2)为铝片。
5.根据权利要求1所述的一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测***，其特征在于：所述易弯曲形变的拱形弹性层(1)为弹性PET薄片。
6.根据权利要求1所述的一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测***，其特征在于：所述摩擦层(3)下表面与第一底电极层(4)的上表面之间形成拱形间隙的高度为1mm。
7.根据权利要求1所述的一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测***，其特征在于：所述存储模块(13)为储能电容，所述稳压模块(14)为稳压二极管。
8.根据权利要求1所述的一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测***，其特征在于：在所述第一底电极(4)与第二顶电极(2)引出导线，与后续的相关外电路连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322982747.9U CN221177368U (zh) | 2023-11-06 | 2023-11-06 | 一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322982747.9U CN221177368U (zh) | 2023-11-06 | 2023-11-06 | 一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测*** |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN221177368U true CN221177368U (zh) | 2024-06-18 |
Family
ID=91530583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202322982747.9U Active CN221177368U (zh) | 2023-11-06 | 2023-11-06 | 一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN221177368U (zh) |
-
2023
- 2023-11-06 CN CN202322982747.9U patent/CN221177368U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ahmed et al. | Integrated triboelectric nanogenerators in the era of the internet of things | |
| Fang et al. | A high-performance triboelectric-electromagnetic hybrid wind energy harvester based on rotational tapered rollers aiming at outdoor IoT applications | |
| Wang et al. | Self-powered wind sensor system for detecting wind speed and direction based on a triboelectric nanogenerator | |
| Zhang et al. | An ultra-durable windmill-like hybrid nanogenerator for steady and efficient harvesting of low-speed wind energy | |
| CN106856380B (zh) | 一种空间多模态阵列式悬臂梁压电能量收集装置 | |
| Xie et al. | Hybrid triboelectric nanogenerators: from energy complementation to integration | |
| CN110557045B (zh) | 面向低速旋转运动的摩擦-压电-电磁复合式俘能器 | |
| CN202503456U (zh) | 压电-磁电混合能量收集装置 | |
| CN203532171U (zh) | 风力发电装置及风力发电*** | |
| CN107612150B (zh) | 水面能量集能*** | |
| CN102611351A (zh) | 压电-磁电混合能量收集装置 | |
| Li et al. | Constructing high output performance triboelectric nanogenerator via V-shape stack and self-charge excitation | |
| CN105958858A (zh) | 一种双层波浪形杂化纳米发电机 | |
| CN104578908B (zh) | 一种风力发电装置 | |
| CN112253392A (zh) | 一种面向能源互联网的复合微纳能源自驱动*** | |
| CN205811876U (zh) | 一种双层波浪形杂化纳米发电机 | |
| CN112366980A (zh) | 一种不倒翁结构多方向低频振动能量收集器 | |
| Menéndez et al. | Displacement current-based energy harvesters in power grids: Topologies and performance evaluation | |
| Fan et al. | Robust triboelectric-electromagnetic hybrid nanogenerator with maglev-enabled automatic mode transition for exploiting breeze energy | |
| CN107276495B (zh) | 基于风能和太阳能的复合发电机和复合发电*** | |
| Hu et al. | Round-trip oscillation triboelectric nanogenerator with high output response and low wear to harvest random wind energy | |
| CN221177368U (zh) | 一种基于多方向风力自供电的变电站温湿度监测*** | |
| CN108933545B (zh) | 风力发电装置 | |
| CN111355403B (zh) | 一种水母状的压电摩擦电复合式海洋机械能收集器 | |
| CN111865142A (zh) | 一种基于多悬臂梁能量采集器的自供能传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant |