[發(fā)明專利]用于摩擦納米發(fā)電機的隨機環(huán)境能收集和穩(wěn)定釋放裝置

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• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112177869A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設計）人: 何高法;羅穎勁;吳英;李亮;游敬
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: F03G1/02
• 分類號: F03G1/02;F03G1/06;F03G7/00;F03B13/20
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產權代理事務所(普通合伙) 50223
• 代理人: 鄭勇

本發(fā)明公開了一種用于摩擦納米發(fā)電機的隨機環(huán)境能收集和穩(wěn)定釋放裝置，提高了能量收集效率，同時可以實現(xiàn)完全恒定的頻率輸出。包括：能量收集和存儲模塊，能量收集機構通過第一變速機構與儲能軸動力連接，釋能齒輪空套在儲能軸上，儲能彈簧的一端與儲能軸連接，另一端與釋能齒輪連接，儲能軸通過單向軸承安裝在儲能支架上；能量控制釋放模塊，包括相互配合的擒縱輪、擒縱桿，擒縱輪通過同軸連接的齒輪與釋能齒輪動力連接，擒縱桿鉸接于擒縱支架上平設的安裝軸，安裝軸上固定有彈簧片，擒縱桿上設有卡槽，彈簧片滑動配合于卡槽內；能量轉換模塊，包括第二變速機構、發(fā)電機構，第二變速機構分別與擒縱輪、發(fā)電機構動力連接。

技術領域

本發(fā)明涉及摩擦納米發(fā)電技術領域，特別是涉及用于摩擦納米發(fā)電機的隨機環(huán)境能收集和穩(wěn)定釋放裝置。

背景技術

摩擦納米發(fā)電機是一種高效的微小機械能-電能轉換裝置，相較于傳統(tǒng)的電磁感應發(fā)電裝置，其具有微型化、應用場景多元化、制造工藝簡單等特點。目前利用摩擦納米發(fā)電機收集環(huán)境中的機械能(如風、水流、波浪、各種運動物體或生物體)，因受到這些運動隨機性和不穩(wěn)定性限制，其有效應用受到了嚴重制約。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種用于摩擦納米發(fā)電機的隨機環(huán)境能收集和穩(wěn)定釋放裝置，解決了現(xiàn)有的穩(wěn)定裝置效率低，頻率穩(wěn)定性不高等缺點，提高了能量收集效率，同時可以實現(xiàn)完全恒定的頻率輸出。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種用于摩擦納米發(fā)電機的隨機環(huán)境能收集和穩(wěn)定釋放裝置，包括：

能量收集和存儲模塊，包括能量收集機構，所述能量收集機構通過第一變速機構與儲能軸動力連接，還包括儲能彈簧、釋能齒輪，所述釋能齒輪空套在儲能軸上，所述儲能彈簧的一端與儲能軸連接，另一端與釋能齒輪連接，儲能軸通過單向軸承安裝在儲能支架上，實現(xiàn)單向旋轉；

能量控制釋放模塊，包括相互配合的擒縱輪、擒縱桿，所述擒縱輪通過同軸連接的齒輪與釋能齒輪動力連接，所述擒縱桿鉸接于擒縱支架上平設的安裝軸，所述安裝軸上固定有彈簧片，所述擒縱桿上設有卡槽，所述彈簧片滑動配合于卡槽內；

能量轉換模塊，包括第二變速機構、發(fā)電機構，第二變速機構分別與擒縱輪、發(fā)電機構動力連接。

優(yōu)選地，所述第一變速機構為減速齒輪傳動機構，第一變速機構的輸入齒輪與能量收集機構連接，第一變速機構的輸出齒輪與儲能軸通過安全聯(lián)軸器同軸固定連接。

優(yōu)選地，彈簧片通過壓板、螺栓固定在軸上，卡槽上設有調節(jié)壓緊彈簧片的緊定螺栓。

優(yōu)選地，所述擒縱桿的兩端分別設有質量塊，質量塊的質量和彈簧片的剛度決定擒縱桿的擺動頻率。

優(yōu)選地，所述發(fā)電機構包括摩擦轉子、摩擦定子、間距調節(jié)裝置，其中，所述摩擦轉子與擒縱輪動力連接，所述間距調節(jié)裝置用于調節(jié)摩擦轉子、摩擦定子之間的摩擦力。

優(yōu)選地，所述第二變速機構具有飛輪，用于穩(wěn)定輸出電能。

優(yōu)選地，所述能量收集機構包括固定安裝座，所述固定安裝座上沿豎向滑動配合有滑動桿，滑動桿的一端連接浮子，用于收集能量，滑動桿的另一端鉸接連桿的一端，連桿的另一端鉸接曲柄，所述曲柄通過第一變速機構與儲能軸動力連接。

優(yōu)選地，所述浮子呈向下的半球形，浮子與滑動桿之間為剛性連接。

由于采用了上述技術方案，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明所描述的裝置，儲能彈簧的能量通過所設計的擺動桿擒縱機構控制釋放，解決了當前摩擦納米發(fā)電的能量收集裝置中僅依靠飛輪和儲能彈簧共同作用下，一次性釋放儲能彈簧儲存的所有能量，飛輪轉速由快變慢，摩擦電單元互相作用的速度越來越低，輸出仍然不穩(wěn)定的問題。該裝置的能量轉換和輸出單元在所設計的擺動桿擒縱機構和飛輪的共同作用下實現(xiàn)勻速旋轉，輸出頻率完全恒定。