一种摩擦磁电复合微能源采集器制造技术

本申请公开了一种摩擦磁电复合微能源采集器，包括：用于将风能转化为机械能的风能捕获装置以及与所述风能捕获装置组装的发电装置，所述发电装置包括：摩擦

A friction magnetoelectric composite micro energy collector

【技术实现步骤摘要】
一种摩擦磁电复合微能源采集器


[0001]本申请属于能源材料与器件
，具体为一种摩擦磁电复合微能源采集器.

技术介绍

[0002]近年来，微机电系统技术的不断进步，使得电子设备具有体积小，效能高的优势，并得到了广泛的应用。通常，这些电子设备主要采用短期电池供电，大大增加了维护成本和环境污染。特别是电子设备在森林、高原、沙漠等的恶劣环境中工作，更换电池就成了一个极大的问题。风能作为一种分布广泛的可再生能源，在电力供应中发挥了重要作用，为缓解能源危机做出了贡献。得益于电子设备的低功耗设计，从周围环境中收集和转换风能对电子设备实现可持续运行具有重要意义和价值。
[0003]目前，最重要的风能获取机制包括摩擦电、压电、电磁等多种形式。摩擦发电是一种新型发电方式，是摩擦效应和静电感应效应的结合。其原理是在摩擦过程中，具有不同摩擦极性的两种材料相互接触分离，进而产生电荷转移，形成电流。摩擦纳米发电机可以利用风能带动摩擦材料之间的发生周期性碰撞，在外电路产生电荷转移，进而将风能转换为电能。其有许多优点，如重量轻，输出电压高，制造简单，可靠性好等，但其输出电流却很低；电磁发电机通常利用风能驱动转子和定子发生相对运动，从而切割磁感线产生感应电动势，也可以将环境中的风能转换为电能，但其缺点是输出电压低。不论那种形式的发电都存在一定的局限性，不能达到对环境中的风能高效的采集。因此，设计一种低风速自启动且将摩擦和电磁复合的新型微能源采集器，对实现更高效率的采集，提升采集器的输出功率很有必要。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供一种摩擦磁电复合微能源采集器。
[0005]为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：
[0006]本申请提出了一种摩擦磁电复合微能源采集器，包括：用于将风能转化为机械能的风能捕获装置以及与所述风能捕获装置组装的发电装置，所述发电装置包括：摩擦
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电磁发电单元、外壳以及密封盖，所述摩擦
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电磁发电单元安装在所述外壳内并由所述密封盖密封。
[0007]可选地，上述的摩擦磁电复合微能源采集器，其中，所述摩擦
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电磁发电单元包括：安装在所述密封盖里的电磁感应线圈、安装有磁铁的磁盘以及止转轭机构，其中，所述止转轭机构包括偏心轴以及滑动杆，所述偏心轴的上下两端分别与所述外壳内的支撑座以及所述外壳连接；所述磁盘安装在所述偏心轴上并与所述偏心轴一起做同轴心运动；所述滑动杆通过支撑座组件安装在所述外壳内；通过所述止转轭机构将所述风能捕获装置触发的旋转运动转化为直线往复运动。
[0008]可选地，上述的摩擦磁电复合微能源采集器，其中，所述发电装置还包括：导电布，
所述导电布粘贴在所述外壳的内壁以及所述滑动杆两侧的端面上。
[0009]可选地，上述的摩擦磁电复合微能源采集器，其中，所述发电装置还包括：复合薄膜，在所述滑动杆两侧端面的所述导电布上还粘贴有复合薄膜。
[0010]可选地，上述的摩擦磁电复合微能源采集器，其中，所述支撑座组件包括：支撑座Ⅰ和支撑座Ⅱ，所述滑动杆通过所述支撑座Ⅰ以及所述支撑座Ⅱ组装在所述外壳内，在所述支撑座Ⅰ以及所述支撑座Ⅱ上分别设有安装滚珠的弧形凹槽。
[0011]可选地，上述的摩擦磁电复合微能源采集器，其中，所述偏心轴通过所述支撑座上的凸缘轴承和所述外壳底部的深沟球轴承Ⅱ进行约束。
[0012]可选地，上述的摩擦磁电复合微能源采集器，其中，所述滑动杆的外形为半圆柱状结构。
[0013]可选地，上述的摩擦磁电复合微能源采集器，其中，所述风能捕获装置包括：挡流罩、风叶转子以及底座，所述挡流罩和所述底座连接，所述风叶转子的上下两端与所述挡流罩和所述底座连接。
[0014]可选地，上述的摩擦磁电复合微能源采集器，其中，所述风叶转子的外形为弧面结构。
[0015]可选地，上述的摩擦磁电复合微能源采集器，其中，所述挡流罩与所述底座通过螺栓和螺母连接。
[0016]与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：
[0017]本申请将摩擦和电磁发电单元集成在同一器件上，实现对不同频率风能的高效采集，相对于传统的能源采集器件，具有更高的能源采集效率，解决了电子设备的自供电问题，特别是在无人值守环境中的监测、物联网等领域的供电和传感；
[0018]本申请通过巧妙设计可以有效降低风能捕获装置中风叶转子凸面受到的风阻力，导致风叶转子的凹面和凸面受到的风阻力之差增大，因此，在低风速条件下也具有良好的启动性能，从而提高风能利用率。
[0019]本申请在动力传递过程中，通过将滑动杆的滑动摩擦力转化为滚动摩擦力，从而减小转动过程中的摩擦阻力，通过减小风叶转子凸面所受的阻力和增加风叶转子的表面积来提高对风能的利用率；另外，良好的密封性能够有效降低湿度、尘埃等外界因素对内部摩擦
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电磁发电单元输出性能的影响，最终满足发电效率高，传感性能好，实时监测等实际需求。
附图说明
[0020]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0021]图1：本申请一实施例摩擦磁电复合微能源采集器的整体结构示意图；
[0022]图2：本申请一实施例摩擦磁电复合微能源采集器的剖面示意图；
[0023]图3：本申请一实施例中风能捕获装置拆分示意图；
[0024]图4：本申请一实施例中发电装置外壳拆分示意图；
[0025]图5：本申请一实施例中发电装置内部部分结构拆分示意图；
[0026]图6：本申请一实施例摩擦纳米发电的工作原理图；
[0027]图7：本申请一实施例电磁感应发电的工作原理图。
[0028]其中，风能捕获装置1、挡流罩10、风叶转子13、底座15、深沟球轴承Ⅰ12、螺栓11、螺母15；发电装置2、密封盖210、外壳216、偏心轴227、电磁感应线圈211、磁盘221、磁铁220、支撑座Ⅰ228、支撑座Ⅱ223、滚珠222、凸缘轴承212、深沟球轴承Ⅱ215、偏心轴套225、滑动杆226、导电布214及复合薄膜224。
具体实施方式
[0029]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0030]如图1和图2所示，在本申请的其中一个实施例中，一种摩擦磁电复合微能源采集器，包括：用于将风能转化为机械能的风能捕获装置1以及与所述风能捕获装置1组装的发电装置2，所述发电装置2包括：摩擦
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电磁发电单元、外壳216以及密封盖210，所述摩擦
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电磁发电单元安装在所述外壳216内并由所述密封盖210密封。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种摩擦磁电复合微能源采集器，其特征在于，包括：用于将风能转化为机械能的风能捕获装置以及与所述风能捕获装置组装的发电装置，所述发电装置包括：摩擦
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电磁发电单元、外壳以及密封盖，所述摩擦
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电磁发电单元安装在所述外壳内并由所述密封盖密封。2.根据权利要求1所述的摩擦磁电复合微能源采集器，其特征在于，所述摩擦
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电磁发电单元包括：安装在所述密封盖里的电磁感应线圈、安装有磁铁的磁盘以及止转轭机构，其中，所述止转轭机构包括偏心轴以及滑动杆，所述偏心轴的上下两端分别与设置在所述外壳内的支撑座以及所述外壳连接；所述磁盘安装在所述偏心轴上并与所述偏心轴一起做同轴心运动；所述滑动杆通过支撑座组件安装在所述外壳内；通过所述止转轭机构将所述风能捕获装置触发的旋转运动转化为直线往复运动。3.根据权利要求2所述的摩擦磁电复合微能源采集器，其特征在于，所述发电装置还包括：导电布，所述导电布粘贴在所述外壳的内壁以及所述滑动杆两侧的端面上。4.根据权利要求3所述的摩擦磁电复合微能源采集器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯晓娟，穆继亮，段志刚，邹杰，何汇成，何剑，余俊斌，耿文平，丑修建，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：