[發(fā)明專利]一種摩擦-電磁復合型發(fā)電裝置及其性能測試平臺和方法

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• 申請日: 2021-11-03
• 公開（公告）號: CN114039503A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設計）人: 馬勇;趙天聰;牛博;解光慈;楊文吒
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;H02K21/14;G01R31/34
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李增苗

本發(fā)明涉及發(fā)電機技術領域，特別涉及一種摩擦?電磁復合型發(fā)電裝置及其性能測試平臺和方法，包括轉(zhuǎn)子部、定子部和中心軸，轉(zhuǎn)子部和定子部套設在中心軸上，轉(zhuǎn)子部軸向方向上的兩側(cè)均套設有一個定子部；轉(zhuǎn)子部設置有轉(zhuǎn)子板、磁鐵陣列和葉片陣列，磁鐵陣列固定在轉(zhuǎn)子板上，轉(zhuǎn)子板的兩軸向端均固定連接一個葉片陣列，葉片陣列設置有第一介電薄膜；定子部設置有定子板、線圈陣列、電極陣列和摩擦層，線圈陣列固定在定子板上，電極陣列與定子板的內(nèi)側(cè)軸向面固定連接，由第二介電薄膜構(gòu)成的摩擦層覆蓋在電極陣列上；摩擦層與葉片陣列上的第一介電薄膜接觸，第一介電薄膜和第二介電薄膜存在電極序差異。該裝置提高了發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換效率。

技術領域

本發(fā)明涉及發(fā)電機技術領域，尤其涉及一種摩擦-電磁復合型發(fā)電裝置及其性能測試平臺和方法。

背景技術

隨著科學技術的不斷發(fā)展，人類對能源的需求愈加旺盛，傳統(tǒng)能源的逐漸減少，使得可再生能源的探索已成為人們主要的關注點?？稍偕茉粗械乃?、風能等一些隨機且無規(guī)則的機械能因其分布廣，儲量大且可供收集，使其成為人們的重點探索方向。現(xiàn)實生活中，多通過傳統(tǒng)的電磁發(fā)電機采集這種機械能，如常見的發(fā)電風車和水輪發(fā)電機等，然而，傳統(tǒng)的電磁發(fā)電機是基于法拉第電磁感應定律進行發(fā)電，其結(jié)構(gòu)復雜、體積大，自然界許多微小的機械運動產(chǎn)生的能量電磁發(fā)電機無法采集，此外，根據(jù)麥克斯韋經(jīng)典方程組可以發(fā)現(xiàn)，電磁感應發(fā)電往往適用于高頻率的機械運動，其對于日常生活中低頻機械運動的能量利用效率極低。可見電磁發(fā)電機僅能采集隨機且無規(guī)則的機械能的一小部分，造成機械能的大量浪費，致使發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種摩擦-電磁復合型發(fā)電裝置，用于解決利用電磁發(fā)電機無法高效采集隨機且無規(guī)則的機械能，導致發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換效率低的問題。

本發(fā)明第一方面提供一種摩擦-電磁復合型發(fā)電裝置，包括：

轉(zhuǎn)子部、定子部和中心軸，該轉(zhuǎn)子部和該定子部套設在該中心軸上，該轉(zhuǎn)子部的兩側(cè)均套設一個該定子部；

該轉(zhuǎn)子部包括：轉(zhuǎn)子板、磁鐵陣列和葉片陣列，該磁鐵陣列設置在該轉(zhuǎn)子板上，該轉(zhuǎn)子板的兩軸向端均固定連接一個該葉片陣列，該轉(zhuǎn)子板設置有第一通孔，該中心軸穿過該第一通孔并與該轉(zhuǎn)子板固定連接，該葉片陣列設置有第一介電薄膜；

該定子部包括：定子板、線圈陣列、電極陣列和摩擦層，該線圈陣列設置在該定子板上，該電極陣列與該定子板的內(nèi)側(cè)軸向面固定連接，該摩擦層覆蓋在該電極陣列上，該摩擦層由第二介電薄膜構(gòu)成；

該摩擦層與該第一介電薄膜接觸，該第一介電薄膜和該第二介電薄膜存在電極序差異。

在第一方面的第一種可能實現(xiàn)的裝置中，該電極陣列包括N個第一電極和N個第二電極，該N為大于3的整數(shù)；

該第一電極和該第二電極周向交替排布，該N個第一電極相互電性連接，該N個第二電極相互電性連接。

結(jié)合第一方面的第一種可能實現(xiàn)的裝置，在第二種可能實現(xiàn)的裝置中，該定子部還包括圓形的電極盤，該電極盤的中心設置有供該中心軸穿過的第二通孔，該電極盤的一端面與該定子板的內(nèi)側(cè)軸向面粘接，另一端面設置該電極陣列；

該第一電極和該第二電極沿該電極盤的周向等間距交替排布，該第一電極和該第二電極的形狀相同且均為扇形的金屬鍍層，該第一電極的內(nèi)端與設置在該電極盤中心的第一連接環(huán)連接，該第二電極的外端與設置在該電極盤外周的第二連接環(huán)連接；

該第二通孔的孔徑小于該第一連接環(huán)的內(nèi)徑。

結(jié)合第一方面的第二種可能實現(xiàn)的裝置，在第三種可能實現(xiàn)的裝置中，該第一電極和該第二電極的圓心角的取值范圍為10°～80°；

該第一電極和該第二電極的間距的取值范圍為0.02L～L，其中L為第一電極或第二電極的最大寬度。