一种摩擦电磁能量采集器的制作方法

本技术涉及新能源发电，具体涉及一种摩擦电磁能量采集器。

背景技术：

1、随着全球能源需求的不断增长，传统能源资源的稀缺性和环境问题的日益突出，可再生能源的发展已成为必然趋势。风能作为一种清洁、可再生的能源，具有巨大的开发潜力和价值。据测算，我国风电的技术可开发量超过100亿千瓦，显示出风能发电在新能源结构中的重要地位。此外，全球范围内对风能的重视程度也越来越高，风力发电已成为许多国家和地区能源结构中的重要组成部分。目前，风能的采集大多依赖于电磁发电机和摩擦纳米发电机，电磁发电机转换效率高，因此具有高效性，适宜在高频风速或高频转速下工作，但摩擦纳米发电机适合采集低频能量，并且具备结构简单、成本低廉的优点。如果能够将摩擦纳米发电机和电磁发电机相结合，不仅可以弥补各自特定条件下的不足，而且提高发电机整体的能量转化效率，为新能源技术发展提供更多的可能性。

2、摩擦纳米发电机更有利于采集低频风能，对高频风能的适应程度较差，这是由于摩擦纳米发电机摩擦本身的机械过程。在高频风能的作用下，两种正负摩擦材料之间的相对运动频率更高，不可避免的产生了较为严重的摩擦损耗，摩擦纳米发电机内部的摩擦层可能受到过大的应力和温度变化。长时间的应力集中和温度波动可能导致材料疲劳、开裂或性能退化。这导致其在高频风能下的耐用性显著降低，难以长期持续稳定工作，这些潜在的问题将严重影响发电机的可靠性和寿命。因此器件的耐磨损性是本发明需要考虑的另一个方面，如何用合理的结构设计实现摩擦纳米发电机耐用性的提升，保证其可以同电磁发电机在高频风能环境下长时间稳定工作就成为了一个关键问题。因此，有必要提出一种摩擦纳米发电机耐用性更好的摩擦电磁能量采集器。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种摩擦电磁能量采集器。

2、为达到上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案为：包括采集组件，采集组件下方依次设置有摩擦定子组件和电磁定子组件；采集组件包括采集轴，采集轴顶部固定有人字形的采集支架，采集支架上固定有三处风杯，采集轴底部固定有采集转子基板，采集转子基板上均布设置有若干扇形孔，扇形孔内设置有可上下滑动的扇形聚氨酯板，每处扇形聚氨酯板通过牵引绳与采集轴连接，相邻扇形聚氨酯板之间均设置有磁体；采集转子基板与摩擦定子组件形成摩擦采集组件；若干磁体与电磁定子组件形成电磁采集组件。

3、进一步地，摩擦定子组件包括从上往下依次设置的摩擦上基板、电极基板和摩擦下基板，摩擦上基板、电极基板和摩擦下基板上设置有与采集轴配合的上通孔。

4、进一步地，电极基板包括若干扇形的内电极和若干扇形的外电极，若干内电极连通，若干外电极连通，若干内电极与若干外电极形成圆盘结构。

5、进一步地，摩擦上基板为聚四氟乙烯板，摩擦下基板为亚克力板。

6、进一步地，内电极和外电极均为铜箔。

7、进一步地，电磁定子组件包括电磁基板和固定在电磁基板上的若干导线圈，电磁基板上设置有与采集轴配合的下通孔，采集轴底部与下通孔转动连接。

8、进一步地，下通孔与采集轴之间设置有轴承，轴承外圈与下通孔过盈配合，轴承内圈与采集轴过盈配合。

9、进一步地，牵引绳为棉绳，采集转子基板为亚克力板，采集轴为玻璃纤维棒。

10、进一步地，摩擦定子组件和电磁定子组件外部均设置有外壳。

11、进一步地，牵引绳处于常态时，扇形聚氨酯板底部与摩擦定子组件顶部接触，牵引绳与采集轴呈5-45度。

12、本实用新型的有益效果为：

13、本实用新型用于收集环境中的风能并将其转换为电能，结合了电磁发电机和摩擦纳米发电机，以适应不同的环境风能，两种发电模式优势互补，能够适应低频风速和高频风速不同场景下的能量采集。

14、本实用新型为了解决摩擦组件在高风速环境下磨损较高的不适配问题，通过牵引绳在高风速或低风速下的不同绳体状态，带动扇形聚氨酯板上升或者下降，使扇形聚氨酯板与摩擦上基板实现分离或者接触；在高风速时，扇形聚氨酯板与摩擦上基板分离，只利用电磁组件进行发电，有利于提升扇形聚氨酯板的耐磨损性；在低风速时，扇形聚氨酯板与摩擦上基板接触，利用电磁组件发电和摩擦采集组件进行发电。

15、本实用新型在同一的旋转过程中，可同时通过摩擦电效应和电磁感应原理收集风能，借助这两种不同原理组件的混合和集成，充分、高效地将自然风能转换为可供存储的电能。为了保证摩擦部件在高频风速下的耐磨性，进行了一种模式切换设计，能够在低频风速和高频风速下切换不同的状态：具体的，低频风速状态下，牵引绳处于松弛状态，扇形聚氨酯板和擦上基板二者接触；高频风速状态下，牵引绳处于绷直状态，扇形聚氨酯板和擦上基板分离。在低频风速下，摩擦磨损较低，扇形聚氨酯板和摩擦上基板二者可以相互接触，扇形聚氨酯板和摩擦上基板紧密结合，这种紧密结合使得两种材料接触面积较大，单位面积的可转移电荷量高，从而具备了较高的电学输出。在高频风速下，扇形聚氨酯板和摩擦上基板之间的摩擦更加剧烈，这导致摩擦材料损耗加剧，同时，高风速状态下扇形聚氨酯板需要更大的离心力进行运动，牵引绳在竖直方向上的分离也增大，因此可以牵引绳控制扇形聚氨酯板与摩擦上基板二者分离，从而降低高风速下的摩擦损耗，虽然分离会导致输出有一定程度的降低，由于高频风速下摩擦组件电学输出本身就较高，因此可以选择牺牲部分输出换取耐用性，使得整个系统在不同风速下更加平衡。最终本装置保证了摩擦组件在高风速下的适应性，成功实现了摩擦组件耐用性的增强。

1.一种摩擦电磁能量采集器，其特征在于，包括风力采集组件（1），所述风力采集组件（1）下方依次设置有摩擦定子组件（3）和电磁定子组件（4）；

2.根据权利要求1所述的摩擦电磁能量采集器，其特征在于，所述摩擦定子组件（3）包括从上往下依次设置的摩擦上基板（31）、电极基板和摩擦下基板（34），所述摩擦上基板（31）、电极基板和摩擦下基板（34）上设置有与采集轴（11）配合的上通孔。

3.根据权利要求2所述的摩擦电磁能量采集器，其特征在于，所述电极基板包括若干扇形的内电极（32）和若干扇形的外电极（33），若干所述内电极（32）连通，若干所述外电极（33）连通，若干所述内电极（32）与若干外电极（33）形成圆盘结构。

4.根据权利要求2所述的摩擦电磁能量采集器，其特征在于，所述摩擦上基板（31）为聚四氟乙烯板，所述摩擦下基板（34）为亚克力板。

5.根据权利要求3所述的摩擦电磁能量采集器，其特征在于，所述内电极（32）和外电极（33）均为铜箔。

6.根据权利要求1所述的摩擦电磁能量采集器，其特征在于，所述电磁定子组件（4）包括电磁基板（42）和固定在电磁基板（42）上的若干导线圈（41），所述电磁基板（42）上设置有与采集轴（11）配合的下通孔，所述采集轴（11）底部与下通孔转动连接。

7.根据权利要求6所述的摩擦电磁能量采集器，其特征在于，所述下通孔与采集轴（11）之间设置有轴承，所述轴承外圈与下通孔过盈配合，所述轴承内圈与采集轴（11）过盈配合。

8.根据权利要求1所述的摩擦电磁能量采集器，其特征在于，所述牵引绳（17）为棉绳，所述采集转子基板（14）为亚克力板，采集轴（11）为玻璃纤维棒。

9.根据权利要求1所述的摩擦电磁能量采集器，其特征在于，所述摩擦定子组件（3）和电磁定子组件（4）外部均设置有外壳。

10.根据权利要求1所述的摩擦电磁能量采集器，其特征在于，所述牵引绳（17）处于常态时，所述扇形聚氨酯板（16）底部与摩擦定子组件（3）顶部接触。