一种适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池制造技术

本发明专利技术公开了属于自发电供能技术领域的一种适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池。电池包括正极磁盖、电池外筒体、负极磁盖、电路模块、支撑部件、电磁感应发电单元和摩擦纳米发电单元；其中，电池外筒体的上方设置正极磁盖，下方设置负极磁盖；贴近电池外筒体的内壁设置摩擦纳米发电单元；电池内部中心设置电磁感应发电单元，其下方依次设置支撑部件、电路模块。本发明专利技术使得水质传感器不需要定期更换电池和额外的电源，节约能源，保护环境，同时也可以为水环境监测和保护提供便利。也可以为水环境监测和保护提供便利。也可以为水环境监测和保护提供便利。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池


[0001]本专利技术涉及自发电供能
，尤其涉及一种适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池。

技术介绍

[0002]近年来，随着环保意识的增强，人们对于如何减少废弃电池的污染日益关注。同时，由于现代生活的快节奏，人们对于方便、低成本的能源供应的需求越来越高。
[0003]在目前的水质监测中，常常需要使用电池供电的传感器。然而，电池对环境的污染非常大，在水产养殖业中，需要定期更换电池，既麻烦，又昂贵。此外，电池的有效期也是一个问题，因为如果电池耗尽，传感器就无法正常工作。因此，开发出适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池非常有必要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提出一种适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池，其特征在于，包括正极磁盖、电池外筒体、负极磁盖、电路模块、支撑部件、电磁感应发电单元和摩擦纳米发电单元；其中，电池外筒体的上方设置正极磁盖，下方设置负极磁盖；贴近电池外筒体的内壁设置摩擦纳米发电单元；电池内部中心设置电磁感应发电单元，其下方依次设置支撑部件、电路模块。
[0005]所述电池外筒体为绝缘材料，且防水防潮。
[0006]正极磁盖的凸面为N极，凹面为S极；负极磁盖的内侧为N极，外侧为S极。
[0007]所述电路模块包括电容、负极铜棒、二极管、PCB、正极磁铁棒；其中，2个电容组成储能电路，4个二极管组成整流电路，负极铜棒和正极磁铁棒组成导流电路。
[0008]所述支撑部件包括空心导电轴、负极限位圈和正极限位圈，其中空心导电轴与PCB电连接，作为摩擦纳米发电单元的一个电极。
[0009]所述电磁感应发电单元包括直线导电轴承、圆形带孔磁铁和漆包线圈，其中直线导电轴承的内部设置滚珠轴承，且与空心导电轴之间具有导电性，其中电流传输通路依次经过PCB、漆包线圈、PCB；负极限位圈和正极限位圈限制圆形带孔磁铁的运动轨迹。
[0010]所述摩擦纳米发电单元包括铜箔圆环、摩擦PTFE内薄膜、PTFE外隔膜和摩擦铜箔，其中摩擦PTFE内薄膜相对于摩擦铜箔的另一面包裹不连续的条状铜箔圆环，电流传输通路依次经过PCB、铜箔圆环、摩擦PTFE内薄膜、摩擦铜箔、PCB。
[0011]所述圆形带孔磁铁靠近正极磁盖的一侧为S极，靠近负极磁盖的一侧为N极，同时受到正极磁盖和负极磁盖的排斥力而保持动态悬浮。
[0012]一种适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池的发电方法，其特征在于，圆形带孔磁铁由于海水振动而失去平衡，沿空心导电轴做不规则往复运动，引发圆形带孔磁铁外部的摩擦铜箔和摩擦PTFE内薄膜接触与分离，使得摩擦铜箔和摩擦PTFE内薄膜产生静电，静电在摩擦铜箔和摩擦PTFE内薄膜的接触面上产生电动势差，铜箔圆环传导电动势产
生的电流为电容充电；
[0013]圆形带孔磁铁由于海水振动发生往复运动，圆形带孔磁铁和漆包线圈之间产生相对运动，漆包线圈中的磁感线发生变化，进而漆包线圈两端产生交变电动势为电容充电。
[0014]电池为传感器供电时，传感器作为负载分别将其正负极接在正极磁盖和负极磁盖上，电池内部完整的放电电流回路依次经过负极磁盖、负极铜棒、PCB、电容、PCB、正极磁铁棒、正极磁盖、传感器、负极磁盖。
[0015]本专利技术的有益效果在于：
[0016]1、本专利技术实现了切割磁感线发电和摩擦纳米自发电，提高了机械能的利用率，有较好的应用前景；
[0017]2、本专利技术可以大大降低水质传感器的功耗，并且不需要额外的电源和定期更换电池，节约能源，保护环境。
附图说明
[0018]图1为本专利技术适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池的立体示意图。
[0019]图2为本专利技术适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池的中心剖面图。
[0020]图3为本专利技术电磁感应发电单元示意图。
[0021]图4为本专利技术电磁感应发电单元内部结构示意图。
[0022]图5为本专利技术摩擦纳米发电单元展开结构示意图。
[0023]图6为本专利技术电路模块的结构示意图。
[0024]图7为本专利技术支撑部分的结构示意图。
具体实施方式
[0025]本专利技术提出一种适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池，下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。
[0026]图1为本专利技术适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池的立体示意图，包括正极磁盖1、电池外筒体2、负极磁盖3、电路模块4、支撑部件5、电磁感应发电单元6和摩擦纳米发电单元7；图2为本专利技术适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池的中心剖面图，支撑部件5包括空心导电轴51、负极限位圈52和正极限位圈53；电磁感应发电单元6包括直线导电轴承61、圆形带孔磁铁62和漆包线圈63。电池外筒体2作为结构支撑件，为绝缘材料，用于连接正极磁盖1和负极磁盖3，具有防水防潮等特性。正极磁盖1的凸面为N极，凹面为S极；负极磁盖3里面为N极，外面为S极。
[0027]图3为本专利技术电磁感应发电单元示意图。圆形带孔磁铁62靠近正极磁盖1的那面为S极，靠近负极磁盖3的那面为N极，其因同时受到正极磁盖1和负极磁盖3产生的排斥力而保持动态悬浮。
[0028]图4为本专利技术电磁感应发电单元内部结构示意图，图5为本专利技术摩擦纳米发电单元展开结构示意图。电磁感应发电单元6包括直线导电轴承61、圆形带孔磁铁62和漆包线圈63，其电流传输通路分别经过PCB44、漆包线圈63、PCB44。直线导电轴承61内部有滚珠轴承，与空心导电轴51导电性能良好。空心导电轴51与PCB44电连接，作为摩擦纳米发电单元7的一个电极。摩擦纳米发电单元7包括铜箔圆环71、摩擦PTFE内薄膜72、PTFE外隔膜73和摩擦
铜箔74，其电流传输通路分别经过PCB44、铜箔圆环71、摩擦PTFE内薄膜72、摩擦铜箔74、PCB44。
[0029]图6为本专利技术电路模块的结构示意图。电路模块4包括四个二极管43组成的整流电路、两个电容41组成的储能电路、负极铜棒42和正极磁铁棒45组成的导流电路；整流电路将摩擦和电磁感应产生的交流电转变为直流电，给储能电路充电；导流电路分别连接电池的正负极，给外部传感器供电。
[0030]图7为本专利技术支撑部分的结构示意图。支撑部件5的正极限位圈53和负极限位圈52，用于限制圆形带孔磁铁62的运动轨迹。在一定振动频率的作用下圆形带孔磁铁62在电池外筒体2内上下往复运动，同时实现了切割磁感线发电和摩擦纳米发电，提高了机械能的利用率，为水中低功耗传感器自供电提供了新的解决方案。
[0031]自发电电池的具体过程是：
[0032]海水的振动导致原本维持平衡状态的圆形带孔磁铁62失去了平衡，沿空心导电轴51做不规则的往复运动，从而引发了圆形带孔磁铁62外部的摩擦铜箔74和摩擦PTFE内薄膜72的接触与分离。这种接触分离行为使得摩擦铜箔74和摩擦PTFE内薄膜72产生静电。静电在摩擦铜箔74和摩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池，其特征在于，包括正极磁盖(1)、电池外筒体(2)、负极磁盖(3)、电路模块(4)、支撑部件(5)、电磁感应发电单元(6)和摩擦纳米发电单元(7)；其中，电池外筒体(2)的上方设置正极磁盖(1)，下方设置负极磁盖(3)；贴近电池外筒体(2)的内壁设置摩擦纳米发电单元(7)；电池内部中心设置电磁感应发电单元(6)，其下方依次设置支撑部件(5)、电路模块(4)。2.根据权利要求1所述适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池，其特征在于，所述电池外筒体(2)为绝缘材料，且防水防潮。3.根据权利要求1所述适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池，其特征在于，正极磁盖(1)的凸面为N极，凹面为S极；负极磁盖(3)的内侧为N极，外侧为S极。4.根据权利要求1所述适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池，其特征在于，所述电路模块(4)包括电容(41)、负极铜棒(42)、二极管(43)、PCB(44)、正极磁铁棒(45)；其中，2个电容(41)组成储能电路，4个二极管(43)组成整流电路，负极铜棒(42)和正极磁铁棒(45)组成导流电路。5.根据权利要求4所述适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池，其特征在于，所述支撑部件(5)包括空心导电轴(51)、负极限位圈(52)和正极限位圈(53)，其中空心导电轴(51)与PCB(44)电连接，作为摩擦纳米发电单元(7)的一个电极。6.根据权利要求5所述适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池，其特征在于，所述电磁感应发电单元(6)包括直线导电轴承(61)、圆形带孔磁铁(62)和漆包线圈(63)，其中直线导电轴承(61)的内部设置滚珠轴承，且与空心导电轴(51)之间具有导电性，其中电流传输通路依次经过PCB(44)、漆包线圈(63)、PCB(44)；负极限位圈(52)和正极限位圈(53)限制圆形带孔磁铁(62)的运动轨迹。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洋，朱霏雨，张善宏，葛全武，于光辉，柴富，李道亮，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：