一种转盘式摩擦发电机、能量收集装置及风能收集设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种转盘式摩擦发电机、能量收集装置及风能收集设备，通过设置各第二单元与对应输出组的相对位置，使得转盘式摩擦发电机可以实现恒压和/或恒流输出，提高了从机械能到电能的转化效率。并且，根据预设的切换频率，控制第一触头与第一接触端电连接、以及第一触头与第二接触端电连接之间的切换，有利于进一步提高转盘式摩擦发电机的输出效率。此外，通过第一储能模块和第二储能模块，可以对转盘式摩擦发电机输出的电能进行管理和存储，以便于后续电能的应用。以便于后续电能的应用。以便于后续电能的应用。

A rotary friction generator, energy collection device and wind energy collection equipment

【技术实现步骤摘要】
一种转盘式摩擦发电机、能量收集装置及风能收集设备


[0001]本专利技术涉及纳米新能源
，尤指一种转盘式摩擦发电机、能量收集装置及风能收集设备。

技术介绍

[0002]摩擦发电机是一种基于摩擦起电和静电感应原理，将环境中零散的机械能转化为电能的器件，相比于传统的基于电磁发电机，摩擦发电机在低频下具有显著优势，尤其是在5Hz以下，摩擦发电机的转化效率高于电磁发电机，因此，摩擦发电机为高效捕获低频风能，提供了一条颠覆性的技术路径。
[0003]摩擦发电机在将机械能转化为电能时，产生的电信号一般为脉冲信号，如何使得摩擦发电机输出恒压和/或恒流信号，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种转盘式摩擦发电机、能量收集装置及风能收集设备，通过设置第二单元与对应输出组的相对位置，使得转盘式摩擦发电机可以实现恒压和/或恒流输出，提高从机械能到电能的转化效率。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种转盘式摩擦发电机，包括：
[0006]共轴的定子和转子，所述定子被划分为N个扇形的第一单元，所述转子被划分为N/2个扇形的第二单元；N为大于1的偶数；相邻的两个所述第一单元为一输出组，所述输出组内的两个所述第一单元的面积相同；在初始状态，各所述第二单元与各所述输出组一一对应设置，且各所述第二单元与对应所述输出组的相对位置不同；
[0007]以及至少两个整流结构，所述整流结构与至少一个所述输出组电连接；
[0008]其中，在外力作用下，所述转子相对于所述定子发生转动，使得所述第二单元的至少部分与所述第一单元接触并摩擦起电，从所述输出组输出的电信号经过所述整流结构后输出，各所述整流结构输出的信号总和为恒压和/或恒流信号。
[0009]第二方面，本专利技术实施例提供了一种能量收集装置，包括：转盘式摩擦发电机、第一储能模块、第二储能模块、第一开关、以及控制模块；所述转盘式摩擦发电机如本专利技术实施例提供的上述转盘式摩擦发电机所述；
[0010]所述第一储能模块的第一端分别与所述转盘式摩擦发电机的第一输出端、所述第二储能模块的第一端电连接，所述第一储能模块的第二端与所述第一开关的第一触头电连接；所述转盘式摩擦发电机的第二输出端与所述第一开关的第一接触端电连接；所述第二储能模块的第二端与所述第一开关的第二接触端电连接；所述控制模块与所述第一触头电连接；
[0011]所述控制模块用于：根据预设的切换频率，控制所述第一触头与所述第一接触端电连接、以及所述第一触头与所述第二接触端电连接之间的切换；
[0012]所述第一储能模块用于：在所述第一触头与所述第一接触端电连接时，存储所述
转盘式摩擦发电机输出的电能；
[0013]所述第二储能模块用于：在所述第一触头与所述第二接触端电连接时，存储所述第一储能模块释放的电能，并对存储的电能进行降压升流处理。
[0014]第三方面，本专利技术实施例提供了一种风能收集设备，包括：如本专利技术实施例提供的上述能量收集装置。
[0015]本专利技术有益效果如下：
[0016]本专利技术实施例提供的一种转盘式摩擦发电机、能量收集装置及风能收集设备，通过设置各第二单元与对应输出组的相对位置，使得转盘式摩擦发电机可以实现恒压和/或恒流输出，提高了从机械能到电能的转化效率。并且，根据预设的切换频率，控制第一触头与第一接触端电连接、以及第一触头与第二接触端电连接之间的切换，有利于进一步提高转盘式摩擦发电机的输出效率。此外，通过第一储能模块和第二储能模块，可以对转盘式摩擦发电机输出的电能进行管理和存储，以便于后续电能的应用。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例中提供的一种转盘式摩擦发电机的结构示意图；
[0018]图2为本专利技术实施例中提供的第一单元的划分方式的示意图；
[0019]图3为本专利技术实施例中提供的另一种转盘式摩擦发电机的结构示意图；
[0020]图4为本专利技术实施例中提供的转盘式摩擦发电机的输出信号的示意图；
[0021]图5为本专利技术实施例中提供的不同波峰比的信号的示意图；
[0022]图6为本专利技术实施例中提供的在不同相位差对应的耦合信号及波峰比的示意图；
[0023]图7为本专利技术实施例中提供的发电单元的个数对信号的波峰比的影响的示意图；
[0024]图8为本专利技术实施例中提供的发电单元的个数、相位差、以及波峰比的对应关系示意图；
[0025]图9为本专利技术实施例中提供的定子与支撑板之间的距离对输出的影响的示意图；
[0026]图10为本专利技术实施例中提供的转盘式摩擦发电机的稳定性的示意图；
[0027]图11为本专利技术实施例中提供的一种能量收集装置的结构示意图；
[0028]图12为本专利技术实施例中提供的转盘式摩擦发电机输出性能的示意图；
[0029]图13为本专利技术实施例中提供的转盘式摩擦发电机能量输出效率的示意图；
[0030]图14为本专利技术实施例中提供的另一种能量收集装置的结构示意图；
[0031]图15为本专利技术实施例中提供的又一种能量收集装置的结构示意图；
[0032]图16为本专利技术实施例中提供的一种风能收集设备的结构示意图；
[0033]图17为本专利技术实施例中提供的另一种风能收集设备的结构示意图。
具体实施方式
[0034]下面将结合附图，对本专利技术实施例提供的一种转盘式摩擦发电机、能量收集装置及风能收集设备的具体实施方式进行详细地说明。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]本专利技术实施例提供了一种转盘式摩擦发电机，如图1至图3所示，可以包括：
[0036]共轴的定子10和转子20(说明一点，图1中示出了定子和转子，但未示出轴)，定子10被划分为N个扇形的第一单元11，转子20被划分为N/2个扇形的第二单元21；N为大于1的偶数；相邻的两个第一单元11为一输出组12，输出组12内的两个第一单元11的面积相同；在初始状态，各第二单元21与各输出组12一一对应设置，且各第二单元21与对应输出组12的相对位置不同(具体的相对位置，可以但不限于图3所示)；
[0037]以及至少两个整流结构30，整流结构30与至少一个输出组12电连接；
[0038]其中，在外力作用下，转子20相对于定子10发生转动，使得第二单元21的至少部分与第一单元11接触并摩擦起电，从输出组12输出的电信号经过整流结构30后输出，各整流结构30输出的信号总和为恒压和/或恒流信号。
[0039]说明一点，初始状态可以理解为：在外力还没有施加，转子还没有相对于定子发生转动时的状态。
[0040]如此，通过设置各第二单元与对应输出组的相对位置，使得转盘式摩擦发电机可以实现恒压和/或恒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转盘式摩擦发电机，其特征在于，包括：共轴的定子和转子，所述定子被划分为N个扇形的第一单元，所述转子被划分为N/2个扇形的第二单元；N为大于1的偶数；相邻的两个所述第一单元为一输出组，所述输出组内的两个所述第一单元的面积相同；在初始状态，各所述第二单元与各所述输出组一一对应设置，且各所述第二单元与对应所述输出组的相对位置不同；以及至少两个整流结构，所述整流结构与至少一个所述输出组电连接；其中，在外力作用下，所述转子相对于所述定子发生转动，使得所述第二单元的至少部分与所述第一单元接触并摩擦起电，从所述输出组输出的电信号经过所述整流结构后输出，各所述整流结构输出的信号总和为恒压和/或恒流信号。2.如权利要求1所述的转盘式摩擦发电机，其特征在于，在所述初始状态，所述第二单元与对应所述输出组的相对位置为相位；各所述第一单元的面积相同，任意两个所述第二单元的相位的差值均相同，且所述差值为2/N。3.如权利要求2所述的转盘式摩擦发电机，其特征在于，N为12。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的转盘式摩擦发电机，其特征在于，所述转子包括：支撑板，所述第二单元的其中一个直线边缘与所述支撑板连接；所述第二单元采用柔性材料制作；所述定子与所述支撑板之间的距离可调。5.一种能量收集装置，其特征在于，包括：转盘式摩擦发电机、第一储能模块、第二储能模块、第一开关、以及控制模块；所述转盘式摩擦发电机如权利要求1
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4任一项所述；所述第一储能模块的第一端分别与所述转盘式摩擦发电机的第一输出端、所述第二储能模块的第一端电连接，所述第一储能模块的第二端与所述第一开关的第一触头电连接；所述转盘式摩擦发电机的第二输出端与所述第一开关的第一接触端电连接；所述第二储能模块的第二端与所述第一开关的第二接触端电连接；所述控制模块与所述第一触头电连接；所述控制模块用于：根据预设的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昕螈，王杰，胡月晓，何礼霞，王中林，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：