[发明专利]用于摩擦纳米发电机的随机环境能收集和稳定释放装置

说明书

本发明公开了一种用于摩擦纳米发电机的随机环境能收集和稳定释放装置，提高了能量收集效率，同时可以实现完全恒定的频率输出。包括：能量收集和存储模块，能量收集机构通过第一变速机构与储能轴动力连接，释能齿轮空套在储能轴上，储能弹簧的一端与储能轴连接，另一端与释能齿轮连接，储能轴通过单向轴承安装在储能支架上；能量控制释放模块，包括相互配合的擒纵轮、擒纵杆，擒纵轮通过同轴连接的齿轮与释能齿轮动力连接，擒纵杆铰接于擒纵支架上平设的安装轴，安装轴上固定有弹簧片，擒纵杆上设有卡槽，弹簧片滑动配合于卡槽内；能量转换模块，包括第二变速机构、发电机构，第二变速机构分别与擒纵轮、发电机构动力连接。

技术领域

本发明涉及摩擦纳米发电技术领域，特别是涉及用于摩擦纳米发电机的随机环境能收集和稳定释放装置。

背景技术

摩擦纳米发电机是一种高效的微小机械能-电能转换装置，相较于传统的电磁感应发电装置，其具有微型化、应用场景多元化、制造工艺简单等特点。目前利用摩擦纳米发电机收集环境中的机械能(如风、水流、波浪、各种运动物体或生物体)，因受到这些运动随机性和不稳定性限制，其有效应用受到了严重制约。

发明内容

本发明提供一种用于摩擦纳米发电机的随机环境能收集和稳定释放装置，解决了现有的稳定装置效率低，频率稳定性不高等缺点，提高了能量收集效率，同时可以实现完全恒定的频率输出。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于摩擦纳米发电机的随机环境能收集和稳定释放装置，包括：

能量收集和存储模块，包括能量收集机构，所述能量收集机构通过第一变速机构与储能轴动力连接，还包括储能弹簧、释能齿轮，所述释能齿轮空套在储能轴上，所述储能弹簧的一端与储能轴连接，另一端与释能齿轮连接，储能轴通过单向轴承安装在储能支架上，实现单向旋转；

能量控制释放模块，包括相互配合的擒纵轮、擒纵杆，所述擒纵轮通过同轴连接的齿轮与释能齿轮动力连接，所述擒纵杆铰接于擒纵支架上平设的安装轴，所述安装轴上固定有弹簧片，所述擒纵杆上设有卡槽，所述弹簧片滑动配合于卡槽内；

能量转换模块，包括第二变速机构、发电机构，第二变速机构分别与擒纵轮、发电机构动力连接。

优选地，所述第一变速机构为减速齿轮传动机构，第一变速机构的输入齿轮与能量收集机构连接，第一变速机构的输出齿轮与储能轴通过安全联轴器同轴固定连接。

优选地，弹簧片通过压板、螺栓固定在轴上，卡槽上设有调节压紧弹簧片的紧定螺栓。

优选地，所述擒纵杆的两端分别设有质量块，质量块的质量和弹簧片的刚度决定擒纵杆的摆动频率。

优选地，所述发电机构包括摩擦转子、摩擦定子、间距调节装置，其中，所述摩擦转子与擒纵轮动力连接，所述间距调节装置用于调节摩擦转子、摩擦定子之间的摩擦力。

优选地，所述第二变速机构具有飞轮，用于稳定输出电能。

优选地，所述能量收集机构包括固定安装座，所述固定安装座上沿竖向滑动配合有滑动杆，滑动杆的一端连接浮子，用于收集能量，滑动杆的另一端铰接连杆的一端，连杆的另一端铰接曲柄，所述曲柄通过第一变速机构与储能轴动力连接。

优选地，所述浮子呈向下的半球形，浮子与滑动杆之间为刚性连接。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明所描述的装置，储能弹簧的能量通过所设计的摆动杆擒纵机构控制释放，解决了当前摩擦纳米发电的能量收集装置中仅依靠飞轮和储能弹簧共同作用下，一次性释放储能弹簧储存的所有能量，飞轮转速由快变慢，摩擦电单元互相作用的速度越来越低，输出仍然不稳定的问题。该装置的能量转换和输出单元在所设计的摆动杆擒纵机构和飞轮的共同作用下实现匀速旋转，输出频率完全恒定。