一种复合式电磁-摩擦风能采集器制造技术

本申请公开了一种复合式电磁

【技术实现步骤摘要】
一种复合式电磁
‑
摩擦风能采集器


[0001]本申请属于能量采集
，具体为一种复合式电磁
‑
摩擦风能采集器。

技术介绍

[0002]能源作为推动人类发展的源动力，进入新世纪以来，能源供给体系向着化石燃料、水能、风能、太阳能的多元化立体式供给发展，但是依然无法满足社会发展对能源的巨大需求，因此寻找清洁可持续的新能源是人类需要共同面对的课题。自然环境中存在多种形式的能量，其中风能分布广泛、规模巨大、清洁环保、可直接收集。种种研究表明，对环境风能的收集是一种可持续的能量收集方式，受到越来越多的关注。
[0003]近年来，微能源采集技术也发展迅速，利用各种物理原理将风能转化为电能已经成为了这些年的研究热点，包括电磁感应、静电感应、压电效应、摩擦效应等。但无论哪种采集方式，都在一定程度上存在有局限性，无法对风能进行高效的采集。受大型风车转动发电启发，已有研究者提出将电磁发电和摩擦发电进行集成用于风能采集，但多数采用分立式转动电磁发电和转动滑动摩擦发电集成模式，其不足之处在于，摩擦材料在滑动摩擦情况下极易发生材料表面磨损、摩擦生热等降低设备性能的问题，导致设备可靠性和长期值守工作性能大大下降。

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复合式电磁
‑
摩擦风能采集器。
[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]本申请提出了一种复合式电磁
‑/>摩擦风能采集器，包括：电磁发电单元、摩擦发电单元以及旋转凸轮组件，
[0007]所述旋转凸轮组件的一侧与所述电磁发电单元转动连接，所述旋转凸轮组件的另一侧与所述摩擦发电单元接触或分离设置；
[0008]风能驱动所述旋转凸轮组件旋转时，所述旋转凸轮组件与所述电磁发电单元发生切割磁感线运动，产生电磁发电电能；所述旋转凸轮组件与所述摩擦发电单元发生往复运动，产生摩擦发电电能。
[0009]可选地，上述的复合式电磁
‑
摩擦风能采集器，其中，所述旋转凸轮组件包括：转动轴、安装盘以及旋转凸轮，
[0010]其中，所述安装盘和所述旋转凸轮均安装在所述转动轴上，所述安装盘与所述电磁发电单元配合设置，所述旋转凸轮与所述摩擦发电单元接触或分离设置。
[0011]可选地，上述的复合式电磁
‑
摩擦风能采集器，其中，所述转动轴的底部转动安装在底座上，所述转动轴穿过顶盖设置且所述转动轴与顶盖转动连接，在所述转动轴的顶部还安装有风车。
[0012]可选地，上述的复合式电磁
‑
摩擦风能采集器，其中，所述旋转凸轮具有勒洛三角
形结构，在所述旋转凸轮的三个角的位置还分别分别安装有第一轴承，所述第一轴承与所述摩擦发电单元接触或分离设置。
[0013]可选地，上述的复合式电磁
‑
摩擦风能采集器，其中，所述电磁发电单元包括：设置在所述顶盖中的线圈以及设置在所述安装盘上的磁铁，
[0014]其中，所述线圈与所述磁铁按照上下位置相对设置且所述线圈与所述磁铁的设置数量相同；
[0015]风能驱动所述旋转凸轮组件旋转时，设置在安装盘上的所述磁铁与设置在所述顶盖中的所述线圈发生切割磁感线运动，产生电磁发电电能。
[0016]可选地，上述的复合式电磁
‑
摩擦风能采集器，其中，所述摩擦发电单元包括：滑动支撑件，在所述滑动支撑件的外表面设置有摩擦负性材料，摩擦正性材料设置在外壳的内表面；
[0017]所述滑动支撑件通过基底滑动安装在所述旋转凸轮组件上；
[0018]风能驱动所述旋转凸轮组件旋转时，所述旋转凸轮组件中的旋转凸轮的旋转运动转化为所述滑动支撑件的线性往复运动，在所述滑动支撑件往复运动过程中，所述摩擦负性材料与所述摩擦正性材料可形成电势差。
[0019]可选地，上述的复合式电磁
‑
摩擦风能采集器，其中，所述滑动支撑件包括：滑动支撑板以及分别安装在所述滑动支撑板两端的材料载体，所述材料载体由内到外依次设置有双面导电布以及摩擦负性材料，所述滑动支撑板与所述基底滑动连接。
[0020]可选地，上述的复合式电磁
‑
摩擦风能采集器，其中，安装在底座上的所述基底还与所述旋转凸轮组件中的转动轴转动连接，所述基底具有四个面，每个面上均安装有上下对应设置的至少一对第二轴承，所述滑动支撑板设置在所述第二轴承之间，在所述第二轴承的作用下所述滑动支撑板可往复运动。
[0021]可选地，上述的复合式电磁
‑
摩擦风能采集器，其中，所述滑动支撑件的设置数量为至少一个，其中，在不同的周向角度上，所述滑动支撑件中的所述滑动支撑板的设置位置上下相互错开设置。
[0022]可选地，上述的复合式电磁
‑
摩擦风能采集器，其中，所述材料载体的内表面具有内凸形弧面结构，所述材料载体的外表面与所述外壳的内表面匹配设置。
[0023]与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：
[0024]本申请集成了摩擦以及电磁两种换能模式，通过风能驱动能量采集器工作，在有限的体积内最大限度的收集风能。风能采集器打破传统单能量采集模式，将摩擦与电磁进行复合，以一种最高效的方式收集能量，且本申请设计减少摩擦层之间的损耗，使得风能采集器更加经久耐用。
[0025]本申请将平动式摩擦与转动式电磁发电单元采用共轴集成，提高复合能量采集器对风能的协同响应，相比于现有技术具有更高的电能输出；并且摩擦发电单元中的两个摩擦层之间采用接触—分离模式，将旋转运动转化为直线往复运动，减少风力驱动长期转动情况下两个摩擦层之间的摩擦损耗，提高能量采集器可靠性；再者，摩擦发电驱动行程采用具有局部自由度的勒洛三角形状等宽旋转凸轮，降低旋转凸轮与支撑板接触摩擦，大大减少机械能损耗，提升能量转化效率。
附图说明
[0026]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：
[0027]图1：本申请一实施例复合式电磁
‑
摩擦风能采集器的外部结构图；
[0028]图2：本申请一实施例复合式电磁
‑
摩擦风能采集器的分解示意图；
[0029]图3：本申请一实施例中旋转凸轮组件的结构示意图；
[0030]图4：本申请一实施例摩擦发电单元的摩擦发电原理图。
具体实施方式
[0031]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。
[0032]如图1和图2所示，在本申请的其中一个实施例中，一种复合式电磁
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合式电磁
‑
摩擦风能采集器，其特征在于，包括：电磁发电单元、摩擦发电单元以及旋转凸轮组件，所述旋转凸轮组件的一侧与所述电磁发电单元转动连接，所述旋转凸轮组件的另一侧与所述摩擦发电单元接触或分离设置；风能驱动所述旋转凸轮组件旋转时，所述旋转凸轮组件与所述电磁发电单元发生切割磁感线运动，产生电磁发电电能；所述旋转凸轮组件与所述摩擦发电单元发生往复运动，产生摩擦发电电能。2.根据权利要求1所述的复合式电磁
‑
摩擦风能采集器，其特征在于，所述旋转凸轮组件包括：转动轴、安装盘以及旋转凸轮，其中，所述安装盘和所述旋转凸轮均安装在所述转动轴上，所述安装盘与所述电磁发电单元配合设置，所述旋转凸轮与所述摩擦发电单元接触或分离设置。3.根据权利要求2所述的复合式电磁
‑
摩擦风能采集器，其特征在于，所述转动轴的底部转动安装在底座上，所述转动轴穿过顶盖设置且所述转动轴与顶盖转动连接，在所述转动轴的顶部还安装有风车。4.根据权利要求2所述的复合式电磁
‑
摩擦风能采集器，其特征在于，所述旋转凸轮具有勒洛三角形结构，在所述旋转凸轮的三个角的位置还分别分别安装有第一轴承，所述第一轴承与所述摩擦发电单元接触或分离设置。5.根据权利要求2所述的复合式电磁
‑
摩擦风能采集器，其特征在于，所述电磁发电单元包括：设置在所述顶盖中的线圈以及设置在所述安装盘上的磁铁，其中，所述线圈与所述磁铁按照上下位置相对设置且所述线圈与所述磁铁的设置数量相同；风能驱动所述旋转凸轮组件旋转时，设置在安装盘上的所述磁铁与设置在所述顶盖中的所述线圈发生切割磁感线运...

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