[發(fā)明專利]一種球形復(fù)合發(fā)電單元及其發(fā)電設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210514226.8
• 申請(qǐng)日: 2022-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114744908B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪占勇;張中;蔣濤;王中林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京納米能源與系統(tǒng)研究所
• 主分類號(hào): H02N1/04
• 分類號(hào): H02N1/04
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34144
• 代理人: 潘飛

1.一種球形復(fù)合發(fā)電單元，其特征在于，其包括：

殼體，其包括可拆卸的圓形頂蓋和半球殼；所述半球殼的內(nèi)壁上均勻設(shè)置有多個(gè)固定的支撐柱；每個(gè)所述支撐柱的頂部連接有一個(gè)萬(wàn)向滾珠；

線圈，其呈半球形螺旋線狀；所述線圈布設(shè)在所述半球殼的內(nèi)壁上；所述線圈的兩端分別連接有第一端電極和第二端電極；

隔離層，其覆蓋在所述半球殼的內(nèi)壁上，并位于線圈的上層；所述隔離層采用絕緣材料制備而成；

永磁體，其呈半球殼狀，采用鏤空狀結(jié)構(gòu)，鏤空處在永磁體表面非均勻分布，且所述永磁體的球面結(jié)構(gòu)中弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓心角不大于120°；所述永磁體的凸面搭接在所述殼體內(nèi)的支撐柱上，并與萬(wàn)向滾珠抵接；裝配后的所述永磁體所在球面與半球殼所在球面同心；

摩擦電極，其包括間隔設(shè)置的第一壁電極和第二壁電極；所述第一壁電極包括多個(gè)展開(kāi)后呈橘瓣形的第一極角，各個(gè)第一極角通過(guò)內(nèi)側(cè)的一個(gè)連接環(huán)電連接；所述第二壁電極包括多個(gè)依次嚙合在第一極角間空隙處的第二極角，各個(gè)第二極角通過(guò)外側(cè)的一個(gè)連接環(huán)電連接；所述第一壁電極和第二壁電極的組合體與所述半球殼的內(nèi)壁結(jié)構(gòu)相匹配，所述組合體覆蓋在所述半球殼內(nèi)的隔離層的上表面；所述第一壁電極和第二壁電極由極性相同的導(dǎo)電型摩擦發(fā)電材料制備而成；

多個(gè)摩擦球，其表面采用與第一壁電極或第二壁電極極性相反的絕緣型摩擦發(fā)電材料制備而成；所述摩擦球位于半球殼內(nèi)摩擦電極的上方，并置于永磁體的下方，所述摩擦球的直徑小于所述支撐柱的長(zhǎng)度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形復(fù)合發(fā)電單元，其特征在于：所述鏤空處填充有與摩擦球表面材料極性相同的絕緣型摩擦發(fā)電材料；且/或所述永磁體上部的環(huán)形邊緣處設(shè)置有緩沖膠墊。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形復(fù)合發(fā)電單元，其特征在于：所述殼體中圓形頂蓋的底部固定連接有一根或多根抵桿，所述抵桿的延伸方向指向所述永磁體的上表面，且抵桿端部與永磁體靠近但不接觸。

4.一種球形復(fù)合發(fā)電單元，其特征在于，其包括：

殼體，其包括可拆卸的圓形頂蓋和半球殼；所述圓形頂蓋上靠近殼體內(nèi)腔一側(cè)的中央設(shè)有開(kāi)口向下的第一球頭安裝座；

線圈，其呈半球形螺旋線狀；所述線圈布設(shè)在所述半球殼的內(nèi)壁上；所述線圈的兩端分別連接有第一端電極和第二端電極；

隔離層，其覆蓋在所述半球殼的內(nèi)壁上，并位于線圈的上層；所述隔離層采用絕緣材料制備而成；

永磁體，其呈半球殼狀，表面具有不均勻分布的鏤空結(jié)構(gòu)，且所述永磁體的球面結(jié)構(gòu)中弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓心角不大于120°；所述永磁體的凹面中央設(shè)有一個(gè)開(kāi)口向上的第二球頭安裝座；所述永磁體通過(guò)一個(gè)兩端具有球頭的連接桿與殼體中的圓形頂蓋可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，連接桿兩端的球頭分別套接在第一球頭安裝座和第二球頭安裝座內(nèi)；裝配后的所述永磁體所在球面與半球殼所在球面同心；

摩擦電極，其包括間隔設(shè)置的第一壁電極和第二壁電極；所述第一壁電極包括多個(gè)展開(kāi)后呈橘瓣形的第一極角，各個(gè)第一極角通過(guò)內(nèi)側(cè)的一個(gè)連接環(huán)電連接；所述第二壁電極包括多個(gè)依次嚙合在第一極角間空隙處的第二極角，各個(gè)第二極角通過(guò)外側(cè)的一個(gè)連接環(huán)電連接；所述第一壁電極和第二壁電極的組合體與所述半球殼的內(nèi)壁結(jié)構(gòu)相匹配，所述組合體覆蓋在半球殼內(nèi)的隔離層的上表面；所述第一壁電極和第二壁電極由極性相同的導(dǎo)電型摩擦發(fā)電材料制備而成；

多個(gè)摩擦球，摩擦球的表面采用與第一壁電極或第二壁電極極性相反的絕緣型摩擦發(fā)電材料制備而成；所述摩擦球位于半球殼內(nèi)摩擦電極的上方，并置于永磁體的下方，且摩擦球的直徑小于摩擦電極和永磁體之間的間距。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的球形復(fù)合發(fā)電單元，其特征在于：所述鏤空結(jié)構(gòu)中至少包括一個(gè)大于所述摩擦球的最大截面的孔洞；且/或所述永磁體上部的環(huán)形邊緣處設(shè)置有緩沖膠墊。