本发明专利技术涉及能量收集技术领域，具体涉及一种摩擦纳米与电磁复合取能装置，包括：在箱体内侧壁上设置第一板件；第二磁铁设置于第一磁铁上方，且与第一磁铁相斥，处于悬浮状态；在第二磁铁外周设置第二板件；第一板件与第二板件呈叉指型间隔排列；在第二板件上设有摩擦层，在第一板件上设有金属电极；第二板件在振动环境下与第一板件相互接触、碰撞和分离；线圈位于第二磁铁上方；本申请通过第一板件上金属电极与第二板件上摩擦层接触、碰撞和分离。上述碰撞增加第二磁铁的振动频率，达到升频和拓频效果，将低频振动转化为高频输出，增加线圈电磁发电的电能输出。磁发电的电能输出。磁发电的电能输出。
【技术实现步骤摘要】
一种摩擦纳米与电磁复合取能装置
[0001]本专利技术涉及能量收集
，具体涉及一种摩擦纳米与电磁复合取能装置。
技术介绍
[0002]随着电网数字化建设的推进，电力传感器的应用规模急剧增长，传统的电池供电方式，对电力传感器的运维造成极大压力。通过环境能量收集，实现电力传感器的自供电是一种替代和补充电池供电方式的解决方法。
[0003]振动能量广泛存在于电力主设备和架空线路等场景中；目前振动能量收集技术主要包括：摩擦式振动取能技术、电磁式振动取能技术和压电式振动取能技术。压电式振动取能基于材料的压电效应，具有结构简单、输出电压高、易于制造和抗干扰性强等优点，但由于其输出电流小、易去极化和材料脆性易损坏等问题而限制实际中压电式振动取能的应用。电磁式振动取能通过环境振动改变永磁体和磁感线圈的相对位置而产生感应电势，具有结构简单、输出功率大和可靠性高等优点，但其通常的工作频率较高，对低频振动的采集效率较低，且输出性能受线圈匝数和永磁体尺寸影响，不易微型化，体积能量密度受限。摩擦式振动取能基于摩擦起电与静电感应的耦合效应，可有效采集低频振动能量，其输出通常为脉冲信号，输出电压较高，但输出功率较低。
技术实现思路
[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服采用单一的电磁式振动取能对低频振动的采集效率较低的缺陷。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种摩擦纳米与电磁复合取能装置，包括：
[0006]箱体，具有顶部开口的空腔；在所述箱体的内侧壁上水平设置多个间隔的第一板件；
[0007]第一磁铁，设置于箱体内的底壁上，所述第一磁铁的第一磁极朝上设置；
[0008]第二磁铁，设置于所述第一磁铁的上方，且所述第二磁铁的第二磁极朝下设置，所述第一磁极与第二磁极为相互排斥的磁极，所述第二磁铁处于悬浮状态；在所述第二磁铁的外周水平设置有多个间隔的第二板件；多个所述第一板件与多个第二板件呈叉指型间隔排列；且在第二板件上与第一板件相对的面上设有摩擦层，在第一板件上与第二板件相对的面上设有金属电极；所述第二板件适于在振动环境下，与第一板件相互接触、碰撞和分离；
[0009]盖体，适于封闭箱体的顶部开口；
[0010]线圈，设置于所述盖体的底面，且线圈位于第二磁铁的上方。
[0011]可选地，所述摩擦层的电负性大于金属电极的电负性；所述线圈、第一板件和第二板件适于在振动环境下，共同获得电能
。
[0012]可选地，在初始状态下，所述第一板件和第二板件之间设有间隙；所述初始状态为摩擦纳米与电磁复合取能装置未发生振动时的状态。
[0013]可选地，所述线圈通过可拆卸的紧固件固定在盖体的底面。
[0014]可选地，在所述箱体内的底壁上设有凹槽，所述第一磁铁位于所述凹槽内。
[0015]可选地，还包括：
[0016]导向轴，竖直设置于箱体内，导向轴的底端位于箱体的凹槽内，导向轴与箱体为一体制作；且第一磁铁和第二磁铁均套设于所述导向轴上。
[0017]可选地，所述线圈、第一磁铁、第二磁铁均为同轴设置。
[0018]可选地，所述导向轴的顶端位于线圈的圆孔内。
[0019]可选地，所述金属电极包括：设于第一板件顶面的多个第一金属电极和设于第一板件底面的多个第二金属电极；多个第一金属电极通过第一导线并联设置；多个第二金属电极通过第二导线并联设置，从而实现第一金属电极与第二金属电极的叉指输出。
[0020]可选地，上下相邻的第一板件和第二板件以相同的间隔设置。
[0021]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0022]1.本专利技术提供的摩擦纳米与电磁复合取能装置，包括：箱体，具有顶部开口的空腔；在所述箱体的内侧壁上水平设置多个间隔的第一板件；第一磁铁，设置于箱体内的底壁上，所述第一磁铁的第一磁极朝上设置；第二磁铁，设置于所述第一磁铁的上方，且所述第二磁铁的第二磁极朝下设置，所述第一磁极与第二磁极为相互排斥的磁极，所述第二磁铁处于悬浮状态；在所述第二磁铁的外周水平设置有多个间隔的第二板件；多个所述第一板件与多个第二板件呈叉指型间隔排列；且在第二板件上与第一板件相对的面上设有摩擦层，在第一板件上与第二板件相对的面上设有金属电极；所述第二板件适于在振动环境下，与第一板件相互接触、碰撞和分离；盖体，适于封闭箱体的顶部开口；线圈，设置于所述盖体的底面，且线圈位于第二磁铁的上方；本申请采用上述技术方案，通过第一板件上的金属电极与第二板件上的摩擦层接触、碰撞和分离。第一板件和第二板件的碰撞增加第二磁铁的振动频率，拓宽俘能频带，达到升频和拓频的效果，将生活中的低频振动激励转化为高频输出，增加线圈电磁发电的电能输出。
[0023]2.本专利技术所述摩擦层的电负性大于金属电极的电负性；所述线圈、第一板件和第二板件适于在振动环境下，共同获得电能；本申请采用上述技术方案，利用摩擦层比金属电极更容易得电子；且通过第一板件上的金属电极与第二板件上的摩擦层接触、碰撞和分离产生电能，即摩擦振动取能；并结合线圈相对第二磁铁运动，产生电能，即电磁振动取能。两种振动取能技术复合，共用结构件，进一步提升电磁取能的输出功率；并且通过摩擦振动取能和电磁振动取能的复合，提高输出功率，克服采用单一的摩擦式振动取能输出功率较低的缺陷，有利于提升体积能量密度。
[0024]3.本专利技术在初始状态下，所述第一板件和第二板件之间设有间隙；所述初始状态为摩擦纳米与电磁复合取能装置未发生振动时的状态；本申请采用上述技术方案，确保第二磁铁处于悬浮状态，在振动环境下，第二磁铁带动第二板件与第一板件碰撞。
[0025]4.本专利技术所述线圈通过可拆卸的紧固件固定在盖体的底面；本申请采用上述技术方案，方便紧固和拆卸线圈。
[0026]5.本专利技术在所述箱体内的底壁上设有凹槽，所述第一磁铁位于所述凹槽内；本申请采用上述技术方案，通过凹槽稳定固定所述第一磁铁。
[0027]6.本专利技术提供的摩擦纳米与电磁复合取能装置，还包括：导向轴，竖直设置于箱体
内，导向轴的底端位于箱体的凹槽内，导向轴与箱体为一体制作；且第一磁铁和第二磁铁均套设于所述导向轴上；本申请采用上述技术方案，通过导向轴，确保第二磁铁只产生上下运动，防止偏离。
[0028]7.本专利技术所述线圈、第一磁铁、第二磁铁均为同轴设置；本申请采用上述技术方案，通过同轴设置，确保结构紧凑和第二磁铁保持稳定的动平衡。
[0029]8.本专利技术所述导向轴的顶端位于线圈的圆孔内；本申请采用上述技术方案，确保导向轴的稳定。
[0030]9.本专利技术所述金属电极包括：设于第一板件顶面的多个第一金属电极和设于第一板件底面的多个第二金属电极；多个第一金属电极通过第一导线并联设置；多个第二金属电极通过第二导线并联设置；本申请采用上述技术方案，通过第一导线并联产生电能的第一金属电极，通过第二导线并联产生电能的第二金属电极。
[0031]10.本专利技术上下相邻的第一板件和第二板件以相同本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种摩擦纳米与电磁复合取能装置，其特征在于，包括：箱体(6)，具有顶部开口的空腔；在所述箱体(6)的内侧壁上水平设置多个间隔的第一板件(2)；第一磁铁(10)，设置于箱体(6)内的底壁上，所述第一磁铁(10)的第一磁极朝上设置；第二磁铁(4)，设置于所述第一磁铁(10)的上方，且所述第二磁铁(4)的第二磁极朝下设置，所述第一磁极与第二磁极为相互排斥的磁极，所述第二磁铁(4)处于悬浮状态；在所述第二磁铁(4)的外周水平设置有多个间隔的第二板件(5)；多个所述第一板件(2)与多个第二板件(5)呈叉指型间隔排列；且在第二板件(5)上与第一板件(2)相对的面上设有摩擦层(12)，在第一板件(2)上与第二板件(5)相对的面上设有金属电极(11)，所述第二板件(5)适于在振动环境下，与第一板件(2)相互接触、碰撞和分离；盖体(1)，适于封闭箱体(6)的顶部开口；线圈(7)，设置于所述盖体(1)的底面，且线圈(7)位于第二磁铁(4)的上方。2.根据权利要求1所述的摩擦纳米与电磁复合取能装置，其特征在于，所述摩擦层(12)的电负性大于金属电极(11)的电负性；所述线圈(7)、第一板件(2)和第二板件(5)适于在振动环境下，共同获得电能
。
3.根据权利要求2所述的摩擦纳米与电磁复合取能装置，其特征在于，在初始状态下，所述第一板件(2)和第二板件(5)之间设有间隙；所述初始状态为摩擦纳米与电磁复...
【专利技术属性】
技术研发人员：李春龙，黄辉，鞠登峰，郭经红，梁云，曾鹏飞，高志东，刘弘景，刘可文，邓辉，孙晓艳，黄莉，黄凤，田文锋，杨智豪，王瑶，
申请(专利权)人：国网北京市电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：
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