一种复合气动式发电机及自供能海洋监测设备制造技术

本发明专利技术公开了一种复合气动式发电机，其包括：壳体、分别设置于所述壳体内部两侧且设有气孔的气孔板、上托板和下托板、固定悬挂于所述上托板与下托板之间的摩擦纳米发电单元，以及由连接于下托板的活塞磁铁与缠绕于气孔板之间的线圈组成的电磁发电单元。本发明专利技术还公开了一种利用上述复合气动式发电机的自供能海洋监测设备，设备包括将波浪动能转化为电能的复合式气动发电机、传输所述复合气动式发电机产生的电能的电路模块、用电模块和外壳模块。本发明专利技术设计的气流通道结构可以通过气流的运动实现摩擦纳米发电单元空间压力的变化，简化了气囊结构制造的工艺，降低了制作成本，更便于实际应用。

A composite pneumatic generator and self powered marine monitoring equipment

The invention discloses a composite pneumatic generator, which comprises a shell body, are respectively arranged on the inside of the casing is provided with air holes and both sides of the hole plate, upper plate and bottom plate, fixed suspension to the upper supporting plate and the bottom plate of the friction between the nano power unit, and a piston is connected to the bottom plate with magnet the composition and winding coil in the hole plate between the electromagnetic power generation unit. The invention also discloses a marine monitoring equipment by using the composite pneumatic generator self, equipment including wave kinetic energy into electrical energy of the composite gas generator, transmission of the composite pneumatic generator produces electrical power module and shell module circuit module, can. Gas channel structure design of the invention can realize the change of friction nano generator unit space pressure through the air movement, simplifies the manufacturing process of airbag structure, reduce the production cost, more convenient for practical application.

【技术实现步骤摘要】
一种复合气动式发电机及自供能海洋监测设备
本专利技术涉及发电机及自供能设备
，具体说是一种复合气动式发电机及自供能海洋监测设备。
技术介绍
现代航海业与海洋行业的发展受到自然界及海洋环境因素的影响和制约，复杂多变的海洋气象以及海况对船舶的海上航行及相关工作者的人参安全构成了极大的威胁。为提升海上作业安全保障、消除潜在安全隐患，及时掌握海上第一时间海况气象信息以及水下情况，是海洋监测技术发展的当务之急。海洋监测设备应用于海况监测、水质检测及水下监测等水上水下作业，是一种节能、自动化的海洋设备。由于其工作环境的特殊性，现有技术中的海洋监测设备存在能源供给不足的问题。从2012年开始，基于摩擦静电效应的纳米发电机快速发展，并以其高效的输出、简单的工艺和稳定的性能，成为将机械能转变为电能的有力工具，同时，摩擦纳米发电机(TENG)的设计和实施成为本领域内前景可观的研究方向。但是，现有的摩擦电纳米发电机存在着输出功率较低、阻抗高、机械性能差、交流输出和输出不稳定等问题，使其实际应用受到限制。
技术实现思路
鉴于已有技术存在的不足，本专利技术的目的是要提供一种机械性能优良的复合气动式发电机，其通过将摩擦纳米发电机与普通的电磁感应发电机相结合的方式长时间输出功率稳定的电流，同时该装置还可应用于海洋监测设备中持续功能。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案实现：一种复合气动式发电机，其包括壳体，所述壳体为立方体结构，其特征在于，所述壳体内部包括：分别设置于所述壳体两侧、将所述壳体内部纵向分为三个独立空腔结构的两气孔板；两所述气孔板之间的空腔结构为内腔，任意所述气孔板与所述壳体间的空腔结构为通气道，任意所述气孔板上、下靠近边缘位置设有气孔；尺寸与所述内腔配合且横向固定于所述内腔的上托板和下托板，所述上托板与所述壳体之间的部分内腔称为上腔室，所述下托板与所述壳体之间的部分内腔称为下腔室；固定悬挂于所述上托板与下托板之间的摩擦纳米发电单元；以及电磁发电单元，所述电磁发电单元包括通过弹簧连接于所述下托板的活塞磁铁以及缠绕于气孔板之间的线圈，所述活塞磁铁可在线圈间上下往复运动而产生感应电流。进一步地，所述上托板与下托板均为栅栏式结构，且所述上托板栅栏与下托板栅栏交替互补，栅栏间隔宽度一致。进一步地，所述摩擦纳米发电机单元包括气囊以及粘贴在气囊上、下表面的电极；所述电极包括两金属电极薄膜层及位于两金属电极薄膜层之间的纳米薄膜层。进一步地，所述气囊呈蛇形穿插固定于所述上、下托板之间，与所述电极共同构成摩擦纳米发电阵列；其中，气囊朝向上腔室一侧为上层摩擦纳米发电结构，其电极所包含的纳米薄膜层与右侧金属电极薄膜层粘在一起；气囊朝向下腔室一侧为下层摩擦纳米发电结构，其电极所包含的纳米薄膜层与左侧金属电极薄膜层粘在一起。本专利技术的另一目的是要提供一种应用上述复合气动式发电机的自供能海洋监测设备，其特征在于，其包括：将波浪动能转化为电能的复合气动式发电机；传输所述复合气动式发电机所产生电能的电路模块；以及用电模块和外壳模块。进一步地，所述电路模块包括：降低所述摩擦纳米发电机输出电压，并提高其输出电流的变压模块；将所述变压模块输出的交流电信号转换成直流电信号的整流模块；存储所述整流模块输出电信号的储能模块；以及稳定整个电路输出电压的稳压模块。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术所述气动式摩擦纳米发电机不仅在小空间内继承了多个摩擦纳米发结构，而且可以将活塞往复振动信号转换为摩擦纳米发电单元电极之间的相对运动，极大的增强了了对负荷输入的敏感度，并具有一定能量存储能力，提高了摩擦纳米发电机将低频能量转化为电能的能力，与电磁感应发电机相结合，提升了输出性能；2、本专利技术设计的气流通道结构可以通过气流的运动实现上侧摩擦纳米发电机空间压力的变化，简化了气囊结构制造的工艺，降低了制作成本，更便于实际应用；3、本专利技术应用所述摩擦纳米发电机设计了自供能海洋监测设备，以气动式纳米摩擦发电机作为实用电源采集波浪能并将之转化为电能，为用电设备供给电能。由于此供电装置受海洋天气影响较小，可以提供更稳定的输出，延长检测设备工作周期，增大工作范围，节约能源成本，实现摩擦纳米发电机与海洋自供能无人技术的融合，为海洋蓝色能源的应用提供思路。4、本专利技术结构简单，能够收集不规则运动的机械能并将之转化为电能加以利用，可作为水下无人机等设备的自供能装置。附图说明通过附图所示，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于显示出本专利技术的主旨。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。此外，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本专利技术。图1是本专利技术复合气动式发电机结构分解图；图2是本专利技术复合气动式发电机整体示意图；图3是本专利技术摩擦纳米发电单元示意图；图4是本专利技术复合气动式发电机发电原理图；图5是本专利技术复合气动式发电机等效电路图；图6是本专利技术一种自供能海洋监测设备工作流程图；图7是本专利技术一种自供能海洋监测设备外观示意图；图8是本专利技术一种自供能海洋监测设备示意图。图中：1-上底板；2-线孔；3-上托板；4-摩擦纳米发电单元；5-下托板；6-弹簧；7-活塞；8-气孔板；9-气孔；10-壳体前侧板；11-壳体右侧板；12-壳体底板；13-金属线圈；14-上腔室；15-通气道；16-下腔室；401-气动式摩擦纳米发电机；402-变压模块；403-整流模块；404-自动开关Ⅰ；405-储能元件Ⅰ；406-自动开关Ⅱ；407-储能元件Ⅱ；408-稳压模块；409-电路分选模块；410-电磁发电模块；701-信号发生器及GPS定位模块模块；702-储能模块；703-电路模块；704-组合式摩擦纳米发电机；801-温盐深仪；802-组合式摩擦纳米发电机；803-太阳能吸收板；804-储能及电路模块；805-信号发生器及GPS定位模块。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：图1为本专利技术复合气动式发电机结构分解图，如图所示，一种复合气动式发电机包括壳体，所述壳体为四侧板与两底板构成的立方体结构，壳体内部包括：分别设置于所述壳体内部两侧、将所述壳体内部纵向分为三个独立空腔结构的两气孔板8，两所述气孔板之间的空腔结构为内腔，任意所述气孔板8与所述壳体间的空腔结构为通气道15，任意所述气孔板8上下靠近边缘位置设有气孔9；尺寸与所述内腔配合且横向固定于所述内腔的上托板3和下托板5，所述上托板3与所述壳体之间的部分内腔称为上腔室，所述下托板5与所述壳体之间的部分内腔称为下腔室；尺寸与所述内腔间隙配合且通过弹簧6连接于所述下托板的活塞7，所述活塞7可以在所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合气动式发电机，其包括壳体，所述壳体为立方体结构，其特征在于，所述壳体内部包括：分别设置于所述壳体两侧、将所述壳体内部纵向分为三个独立空腔结构的两气孔板；两所述气孔板之间的空腔结构为内腔，任意所述气孔板与所述壳体间的空腔结构为通气道，任意所述气孔板上、下靠近边缘位置设有气孔；尺寸与所述内腔配合且横向固定于所述内腔的上托板和下托板，所述上托板与所述壳体之间的部分内腔称为上腔室，所述下托板与所述壳体之间的部分内腔称为下腔室；固定悬挂于所述上托板与下托板之间的摩擦纳米发电单元；以及电磁发电单元，所述电磁发电单元包括通过弹簧连接于所述下托板的活塞磁铁以及缠绕于气孔板之间的线圈，所述活塞磁铁可在线圈间上下往复运动而产生感应电流。

【技术特征摘要】
1.一种复合气动式发电机，其包括壳体，所述壳体为立方体结构，其特征在于，所述壳体内部包括：分别设置于所述壳体两侧、将所述壳体内部纵向分为三个独立空腔结构的两气孔板；两所述气孔板之间的空腔结构为内腔，任意所述气孔板与所述壳体间的空腔结构为通气道，任意所述气孔板上、下靠近边缘位置设有气孔；尺寸与所述内腔配合且横向固定于所述内腔的上托板和下托板，所述上托板与所述壳体之间的部分内腔称为上腔室，所述下托板与所述壳体之间的部分内腔称为下腔室；固定悬挂于所述上托板与下托板之间的摩擦纳米发电单元；以及电磁发电单元，所述电磁发电单元包括通过弹簧连接于所述下托板的活塞磁铁以及缠绕于气孔板之间的线圈，所述活塞磁铁可在线圈间上下往复运动而产生感应电流。2.根据权利要求1所述的一种复合气动式发电机，其特征在于：所述上托板与下托板均为栅栏式结构，且所述上托板栅栏与下托板栅栏交替互补，栅栏间隔宽度一致。3.根据权利要求1所述的一种复合气动式发电机，其特征在于：所述摩擦纳米发电机单元包括气囊以及粘贴在气囊...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐敏义，马梓然，安杰，潘新祥，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21