[发明专利]一种电磁复合摩擦纳米发电装置以及自供能车辆测重系统

说明书

本发明公开一种电磁复合摩擦纳米发电装置以及自供能车辆测重系统，电磁复合摩擦纳米发电装置包括顶盖、多层外壳、底座、FEP拨片、铜贴片电极、铝轴、轴承、磁铁、线圈；顶盖下固定磁铁与FEP拨片；轴承与多层外壳固定在底座上，每层外壳都绕有线圈；每层外壳均贴有铜贴片电极，与FEP拨片进行摩擦；本装置通过并联以及复合极大程度上提高输出功率。自供能车辆测重系统，包括载重板、齿条、齿轮、齿轮螺栓、弹簧、支撑座、铜贴片电极、DAQ数据采集卡、显示设备；通过载重板的位移使摩擦纳米发电机发出信号，进而确定所测重量。

技术领域

本发明涉及测重技术领域，特别是涉及一种电磁复合摩擦纳米发电装置以及自供能车辆测重系统。

背景技术

目前摩擦纳米发电传感应用在大力推广，很多场合下的测量装置以及传感器需要外接电源，而自供能装置可以很大程度上减少资源的消耗。

摩擦纳米发电机是在2012年提出的新型能量收集技术。摩擦纳米发电机 (TENG)的基本原理是摩擦起电和静电感应的耦合。近年来，环境能量收集方法被大范围推广。从周围环境中实时地采集能量并将能量转换成电能进行存储或供电。这种方法更绿色、安全、耐用。它能够收集各种形式的机械能来转化为电能。相较于其他发电方式，TENG具有结构简单、易于安装、发电效率较高、成本较低等优势。且TENG在方向随机、低频环境下，有着优异的表现。

摩擦纳米发电机的一般输出功率在微瓦或毫瓦级别，这对能量的收集来说并不算高，所以提高输出功率是摩擦纳米发电机能更广泛推广的重中之重。一般的摩擦纳米发电机可以达到伏级别的电压和微安级别的电流。几十伏的电压对于电信号来说已经可以满足，但微安级别的电流确实较小，导致总输出功率也不是很高，所以对功率消耗大的器件来说，很难支撑运行。

为了保护公路，收费站以及重要的公路入口等地方都建立了超限检测项目。但是治理超限仍是一项非常困难的工作，公路损坏仍是时常发生。现有的公路测量车重的应用有一定局限性，现有的车辆测重装置大多在一些重要路段，在很多路段没有完全普及；且安装装置的成本较高；并且需要外接电源，这对偏远的公路来说，引电也需要不少的人力物力。

发明内容

本发明的目的是提供一种电磁复合摩擦纳米发电装置以及自供能车辆测重系统，以解决上述现有技术存在的问题，通过摩擦纳米发电机(TENG)和电磁发电机(EMG)的复合进行能量存储，再通过另一个摩擦纳米发电机 (TENG)的输出信号确定车辆的重量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种电磁复合摩擦纳米发电装置，包括顶盖、底座、外壳分层、磁铁、塑料拨片、铜贴片电极和铝轴，

所述顶盖的内侧同心设置有多圈竖条结构，每圈上的竖条结构均等间距分布，且各圈上的竖条结构位置相对应；所述竖条结构的底部缝隙内固定有磁铁和塑料拨片，且所述塑料拨片位于磁铁的两侧；

所述底座上与每圈竖条结构对应的位置设置有多圈所述外壳分层，每层外壳分层中均布贴有所述铜贴片电极，每层外壳分层中与铜贴片电极对应的位置都缠绕有线圈；相邻两铜贴片电极的类型不同，相间隔的两铜贴片电极的类型相同，相同类型的铜贴片电极通过电线连接并汇集后引出所述底座；所述铜贴片电极用于与所述塑料拨片进行摩擦组成摩擦纳米发电机二；

所述底座的中心位置安装有轴承，铝轴的一端装配在所述轴承处，另一端穿过顶盖中心后连接驱动部分，且所述铝轴与顶盖相固定。

优选地，所述底座上与每圈竖条结构对应的位置设置多圈凹槽，多层所述外壳分层分别固定在各凹槽内。

优选地，所述顶盖的内侧同心设置有三圈竖条结构，每圈上的竖条结构均呈九十度等间距分布。

优选地，所述外壳分层包括直径逐渐减小的第一层外壳、第二层外壳和第三层外壳。

优选地，顺次与所述第一层外壳、第二层外壳和第三层外壳对应的各圈竖条结构中的塑料拨片的尺寸依次递减。