【技术实现步骤摘要】
本技术属于新能源，具体是一种偏心式摩擦电-电磁复合型发电装置。
技术介绍
1、随着微电子技术和无线通讯技术的迅速发展，微电子器件的功耗在不断降低，其数量多且分布广泛。目前，大多数电子设备仍依靠传统的电缆或者电池，这些供电方式会耗费大量的成本，并且由于设备传感器的广泛分布特性，这些使用后的废旧电池以及废旧线路会对环境产生非常大的污染。因此，为了人类社会的可持续发展，需要新的电源解决方案来解决满足复杂庞大的供电需求。能量收集技术作为一种新兴的电力供给方案，正受到行业内越来越多的关注。该技术可将环境中的各种能量收集起来并转化为电能，为设备源源不断地供应电力，彻底摆脱对传统电池或其他电源的依赖，拥有高效能、持久、免维护的供电优势。
2、摩擦纳米发电机是近年来新兴的一门能量收集技术。它能够用于获取人们日常生活中被浪费掉的各种能量，尤其在低频能量收集领域拥具有相当大的优势。同时，为了对环境中的机械能更高效地收集，解决设备密集区域较高的电量需求，能够结合不同发电方式的复合型发电装置成为了新的研究热点。其中，摩擦电-电磁复合型发电装置成为能量高效收集地重要方向之一。目前，大多数摩擦电-电磁复合型发电装置采用单向旋转式，这种模式收集方向单一，工作频率较高，装置笨重复杂，不利于便携性。
3、如申请公布日为2022.02.11、申请公布号为cn114039503a的中国专利技术专利申请所公开的一种摩擦-电磁复合型发电装置及其性能测试平台和方法，包括转子部、定子部和中心轴，转子部和定子部套设在中心轴上，转子部轴向方向上的两侧均套
4、上述现有技术中，可通过环境中的机械能带动装置实现发电，但装置的组成构件较为复杂，通过做圆周运动来发电，不可自摆，机械阻尼较大，便携性较差，应用场景的适用范围小。
5、因此，如何简化装置便于携带、实现更高的收集方向从而来提高发电效率是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对上述
技术介绍
中的不足，本技术提出一种偏心式摩擦电-电磁复合型发电装置，解决了装置的组成构件较为复杂，机械阻尼较大，发电效率低，便携性差，应用场景的适用范围小的问题。
2、本申请的技术方案为：
3、一种偏心式摩擦电-电磁复合型发电装置，包括定子部与转子部，所述转子部相对所述定子部摆动，摩擦发电单元包括分别位于所述转子部、所述定子部上的摩擦电材料和电极阵列，电磁发电单元包括分别位于所述转子部、所述定子部上的磁铁和线圈。本装置为偏心结构，环境中的机械能带动转子部进行复摆，同时转子部本身在惯性作用下可自摆动，在同样的机械能作用下，本装置的发电效率更高，收集转轴方向上的角度旋转运动的能量，拥有更多的自由度与更好的通用性；转子部与定子部相贴合，结构紧凑，占用空间小，方便携带，实现更多场合的潜在应用。
4、进一步地，所述磁铁沿第一弧线排布，所述线圈沿第二弧线排布，所述电极阵列沿第三弧线分布，所述第一弧线、所述第二弧线、所述第三弧线的半径均相同且圆心重合。
5、进一步地，所述定子部包括连接有底盘的基座，所述底盘的中心点设置有与所述转子部相连的通孔一。
6、进一步地，所述定子部包括连接有底盘的基座，所述底盘的中心点设置有与所述转子部相连的通孔一。
7、进一步地，所述转子部包括与第一弧线弧度相同的偏心盘，所述偏心盘的中心点设置有通孔二，轴杆依次穿过所述通孔一、所述通孔二并通过固定件轴向定位，使所述底盘与所述偏心盘贴合。
8、进一步地，所述摩擦发电单元包括设置于所述底盘内表面的电极阵列，当所述转子部摆动时，所述电极阵列与设置于所述偏心盘内表面上的摩擦电材料摩擦发电。
9、进一步地，所述电极阵列包括沿所述底盘11周向等间距交替排布的电极一与电极二，多个所述电极一之间电性连接，多个所述电极二之间电性连接，每两个相邻的所述电极一与所述电极二形成电极对并通过外电路相连。
10、进一步地，所述摩擦电材料为绝缘薄膜。
11、进一步地，所述磁铁之间的间距与所述线圈之间的间距相同，当所述转子部摆动时，所述磁铁与所述线圈配合做切割运动。
12、进一步地，每个所述线圈的缠绕方向相同并串联连接。
13、进一步地，所述底盘的外表面设置有用于内嵌所述线圈的圆孔。使所述线圈与所述磁铁阵列拉近距离，加大产生的感应电压，并且可缩小本装置的厚度，节省空间、美观、便于携带。
14、进一步地，所述通孔二内嵌有轴承。便于所述转子部的摆动，减少摩擦力，降低机械阻尼，提升发电效率。
15、本技术具体的有益效果包括：
16、1、本装置为偏心结构，环境中的机械能带动转子部进行复摆，同时转子部本身在惯性作用下可自摆动，在同样的机械能作用下，本装置的发电效率更高，收集转轴方向上的角度旋转运动的能量，拥有更多的自由度与更好的通用性；
17、2、本技术主要应用于收集环境中的机械能，拓宽机械能的收集方向，将其转化为电能，为传感器或其他设备持续供电，避免了外接电源的使用。比如安装在人的手臂或腿上，人走路时带动此发电装置摆动，转子就与定子发生相对位移，从而进行双模式发电，极大地提高了能量收集能力与通用性；
18、3、转子部与定子部相贴合，结构紧凑，占用空间小，方便携带，实现更多场合的潜在应用；
19、4、本装置可以有效地捕捉物体的运动，然后将其转换为转子部的旋转，黏附于转子部内侧面上的摩擦电材料与定子部内侧面上的电极阵列发生相对位移与摩擦，相邻的电极对由于与摩擦电材料接触的时间有先后顺序，使得连接两电极的外电路形成电流；
20、5、偏心盘外侧面上的永磁体阵列也会随着偏心盘绕轴转动，与圆孔内的线圈发生相对位移，此时线圈因切割磁感线从而产生感应电动势，实现电磁发电功能；
21、6、本装置体积小，重量轻，携带方便。
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1.一种偏心式摩擦电-电磁复合型发电装置，包括定子部（1）与转子部（2），其特征在于：所述转子部（2）相对所述定子部（1）摆动，摩擦发电单元包括分别位于所述转子部（2）、所述定子部（1）上的摩擦电材料（22）和电极阵列，电磁发电单元包括分别位于所述转子部（2）、所述定子部（1）上的磁铁（51）和线圈（52），所述磁铁（51）沿第一弧线排布，所述线圈（52）沿第二弧线排布，所述电极阵列沿第三弧线分布，所述第一弧线、所述第二弧线、所述第三弧线的半径均相同且圆心重合，所述定子部（1）包括底盘（11），所述底盘（11）连接有基座（12），所述底盘（11）的中心点设置有与所述转子部（2）相连的通孔一，所述转子部（2）包括与第一弧线弧度相同的偏心盘（21），所述偏心盘（21）的中心点设置有通孔二（23），轴杆（14）依次穿过所述通孔一、所述通孔二（23）并通过固定件轴向定位，使所述底盘（11）与所述偏心盘（21）贴合，所述摩擦发电单元包括设置于所述底盘（11）内表面的电极阵列，当所述转子部（2）摆动时，所述电极阵列与设置于所述偏心盘（21）内表面上的摩擦电材料（22）摩擦发电。
3.根据权利要求1所述的偏心式摩擦电-电磁复合型发电装置，其特征在于：所述摩擦电材料（22）为绝缘薄膜。
4.根据权利要求1所述的偏心式摩擦电-电磁复合型发电装置，其特征在于：所述磁铁（51）之间的间距与所述线圈（52）之间的间距相同，当所述转子部（2）摆动时，所述磁铁（51）与所述线圈（52）配合做切割运动。
5.根据权利要求4所述的偏心式摩擦电-电磁复合型发电装置，其特征在于：每个所述线圈（52）的缠绕方向相同并串联连接。
6.根据权利要求1所述的偏心式摩擦电-电磁复合型发电装置，其特征在于：所述底盘（11）的外表面设置有用于内嵌所述线圈（52）的圆孔。
...【技术特征摘要】
1.一种偏心式摩擦电-电磁复合型发电装置，包括定子部（1）与转子部（2），其特征在于：所述转子部（2）相对所述定子部（1）摆动，摩擦发电单元包括分别位于所述转子部（2）、所述定子部（1）上的摩擦电材料（22）和电极阵列，电磁发电单元包括分别位于所述转子部（2）、所述定子部（1）上的磁铁（51）和线圈（52），所述磁铁（51）沿第一弧线排布，所述线圈（52）沿第二弧线排布，所述电极阵列沿第三弧线分布，所述第一弧线、所述第二弧线、所述第三弧线的半径均相同且圆心重合，所述定子部（1）包括底盘（11），所述底盘（11）连接有基座（12），所述底盘（11）的中心点设置有与所述转子部（2）相连的通孔一，所述转子部（2）包括与第一弧线弧度相同的偏心盘（21），所述偏心盘（21）的中心点设置有通孔二（23），轴杆（14）依次穿过所述通孔一、所述通孔二（23）并通过固定件轴向定位，使所述底盘（11）与所述偏心盘（21）贴合，所述摩擦发电单元包括设置于所述底盘（11）内表面的电极阵列，当所述转子部（2）摆动时，所述电极阵列与设置于所述偏心盘（21）内表面上的摩...
【专利技术属性】
技术研发人员：曲志刚，王晓鹏，安阳，高彦哲，付云坤，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：新型
国别省市：
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