[發(fā)明專利]一種發(fā)電單元、發(fā)電裝置、監(jiān)測傳感器及可拓展平臺

在審

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• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN112953294A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設計）人: 孔德娟;張春利;武春麗;周江林
• 申請（專利權）人: 浙江同濟科技職業(yè)學院
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;G01R13/00
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 韓迎之

本發(fā)明公開了一種發(fā)電單元，發(fā)電裝置、監(jiān)測傳感器以及可拓展平臺，應用于發(fā)電技術領域，包括：基球空腔、彈性球、第一電極和第二電極；所述第一電極和所述第二電極相對設置，且置于所述基球空腔的內壁上；所述彈性球置于所述基球空腔內；發(fā)電裝置，其特征在于，包括：若干發(fā)電單元；若干所述發(fā)電單元均勻分層排布，每層若干所述發(fā)電單元通過串聯(lián)或并聯(lián)方式連接。本發(fā)明提供了一種基于周期空腔式結構的摩擦發(fā)電單元、發(fā)電裝置、監(jiān)測傳感器及可拓展平臺，不僅能夠保證電能輸出，而且能夠起到監(jiān)測海洋河流的波動、人流量、車流量，同時能夠可以為其他用電器進行供電。

技術領域

本發(fā)明涉及發(fā)電技術領域，更具體的說是涉及一種基于周期空腔式結構的摩擦發(fā)電單元、發(fā)電裝置、監(jiān)測傳感器及可拓展平臺。

背景技術

已有的收集振動能量方式有傳統(tǒng)的壓電式和最近幾年新出現(xiàn)的基于摩擦起電原理的發(fā)電技術。

壓電式俘能器的原理是環(huán)境振動帶動壓電結構的振動產(chǎn)生極化電荷進行發(fā)電，具有能量密度高、結構簡單、易于加工制作以及實現(xiàn)小型化和集成化等優(yōu)點，但其主要缺點是需要結構發(fā)生共振才有較大能量輸出，并且輸出電壓低、器件加工成本較高。

基于摩擦起電原理的發(fā)電技術(簡稱TENG)，則是基于麥克斯韋位移電流原理，將摩擦起電和靜電感應結合起來，能直接將無規(guī)則的低頻機械運動高效轉化為電能，不需要復雜的機構，具有材料選擇多樣、成本低、器件結構靈活以及輸出電壓高等諸多優(yōu)點。然而目前基于摩擦起電原理的單一發(fā)電單元的電能收集量小。

因此，如何提供一種大能量的基于摩擦起電原理的周期空腔式結構的摩擦發(fā)電單元、發(fā)電裝置、監(jiān)測傳感器及可拓展平臺是本領域技術人員亟需解決的問題。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于周期空腔式結構的摩擦發(fā)電單元、發(fā)電裝置、監(jiān)測傳感器及可拓展平臺，不僅能夠保證電能輸出，而且能夠起到監(jiān)測海洋河流的波動、人流量、車流量，同時能夠可以為其他用電器進行供電。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種發(fā)電單元，包括：基球空腔、彈性球、第一電極和第二電極；所述第一電極和所述第二電極相對設置，且置于所述基球空腔的內壁上；所述彈性球置于所述基球空腔內。

基于上述技術方案，主要是利用摩擦起電現(xiàn)象(即是當兩個物體相互接觸后，一個物體表面失去或獲得電荷，另一個物體則得到或失去等量的電荷)和靜電感應原理，把環(huán)境中微小的振動能量轉化成電能的發(fā)電方法。

一種基于周期空腔式結構的摩擦發(fā)電裝置，包括：若干如權利要求1中所述的發(fā)電單元；若干所述發(fā)電單元呈三維周期性排布，每層若干所述發(fā)電單元和層間發(fā)電單元通過串聯(lián)或并聯(lián)方式連接。

基于上述技術方案，將發(fā)電單元分層排布，大大提高整體的發(fā)電效果。

優(yōu)選的，在上述的一種基于周期空腔式結構的摩擦發(fā)電裝置中，所述第一電極與相鄰的所述發(fā)電單元的第一電極連接，同時所述第二電極與相鄰的所述發(fā)電單元的第二電極連接。

優(yōu)選的，在上述的一種基于周期空腔式結構的摩擦發(fā)電裝置中，所述第一電極與相鄰的所述發(fā)電單元的第二電極連接，同時所述第二電極與另一相鄰的所述發(fā)電單元的第一電極連接。

一種監(jiān)測傳感器，包括一種基于周期空腔式結構的摩擦發(fā)電裝置和示波器；所述示波器分別與所述摩擦發(fā)電裝置的兩極連接。

基于上述技術方案，示波器能夠根據(jù)摩擦發(fā)電裝置輸出的電信號變化，監(jiān)測海洋河流的波動、人流量、車流量。

一種可拓展平臺，包括一種基于周期空腔式結構的摩擦發(fā)電裝置和用電設備；所述用電設備與所述摩擦發(fā)電裝置電性連接。

基于上述技術方案，用電設備可以是信號燈，摩擦發(fā)電裝置為信號燈發(fā)電。