[发明专利]一种摩擦-电磁复合型发电装置及其性能测试平台和方法

说明书

本发明涉及发电机技术领域，特别涉及一种摩擦‑电磁复合型发电装置及其性能测试平台和方法，包括转子部、定子部和中心轴，转子部和定子部套设在中心轴上，转子部轴向方向上的两侧均套设有一个定子部；转子部设置有转子板、磁铁阵列和叶片阵列，磁铁阵列固定在转子板上，转子板的两轴向端均固定连接一个叶片阵列，叶片阵列设置有第一介电薄膜；定子部设置有定子板、线圈阵列、电极阵列和摩擦层，线圈阵列固定在定子板上，电极阵列与定子板的内侧轴向面固定连接，由第二介电薄膜构成的摩擦层覆盖在电极阵列上；摩擦层与叶片阵列上的第一介电薄膜接触，第一介电薄膜和第二介电薄膜存在电极序差异。该装置提高了发电的能量转换效率。

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，尤其涉及一种摩擦-电磁复合型发电装置及其性能测试平台和方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，人类对能源的需求愈加旺盛，传统能源的逐渐减少，使得可再生能源的探索已成为人们主要的关注点。可再生能源中的水能、风能等一些随机且无规则的机械能因其分布广，储量大且可供收集，使其成为人们的重点探索方向。现实生活中，多通过传统的电磁发电机采集这种机械能，如常见的发电风车和水轮发电机等，然而，传统的电磁发电机是基于法拉第电磁感应定律进行发电，其结构复杂、体积大，自然界许多微小的机械运动产生的能量电磁发电机无法采集，此外，根据麦克斯韦经典方程组可以发现，电磁感应发电往往适用于高频率的机械运动，其对于日常生活中低频机械运动的能量利用效率极低。可见电磁发电机仅能采集随机且无规则的机械能的一小部分，造成机械能的大量浪费，致使发电的能量转换效率低。

发明内容

本发明提供了一种摩擦-电磁复合型发电装置，用于解决利用电磁发电机无法高效采集随机且无规则的机械能，导致发电的能量转换效率低的问题。

本发明第一方面提供一种摩擦-电磁复合型发电装置，包括：

转子部、定子部和中心轴，该转子部和该定子部套设在该中心轴上，该转子部的两侧均套设一个该定子部；

该转子部包括：转子板、磁铁阵列和叶片阵列，该磁铁阵列设置在该转子板上，该转子板的两轴向端均固定连接一个该叶片阵列，该转子板设置有第一通孔，该中心轴穿过该第一通孔并与该转子板固定连接，该叶片阵列设置有第一介电薄膜；

该定子部包括：定子板、线圈阵列、电极阵列和摩擦层，该线圈阵列设置在该定子板上，该电极阵列与该定子板的内侧轴向面固定连接，该摩擦层覆盖在该电极阵列上，该摩擦层由第二介电薄膜构成；

该摩擦层与该第一介电薄膜接触，该第一介电薄膜和该第二介电薄膜存在电极序差异。

在第一方面的第一种可能实现的装置中，该电极阵列包括N个第一电极和N个第二电极，该N为大于3的整数；

该第一电极和该第二电极周向交替排布，该N个第一电极相互电性连接，该N个第二电极相互电性连接。

结合第一方面的第一种可能实现的装置，在第二种可能实现的装置中，该定子部还包括圆形的电极盘，该电极盘的中心设置有供该中心轴穿过的第二通孔，该电极盘的一端面与该定子板的内侧轴向面粘接，另一端面设置该电极阵列；

该第一电极和该第二电极沿该电极盘的周向等间距交替排布，该第一电极和该第二电极的形状相同且均为扇形的金属镀层，该第一电极的内端与设置在该电极盘中心的第一连接环连接，该第二电极的外端与设置在该电极盘外周的第二连接环连接；

该第二通孔的孔径小于该第一连接环的内径。

结合第一方面的第二种可能实现的装置，在第三种可能实现的装置中，该第一电极和该第二电极的圆心角的取值范围为10°～80°；

该第一电极和该第二电极的间距的取值范围为0.02L～L，其中L为第一电极或第二电极的最大宽度。