[发明专利]飞机机翼振动及风能复合收集装置

说明书

本发明提供了一种飞机机翼振动及风能复合收集装置，包括飞机、机翼和俘能装置，所述俘能装置阵列均布在所述机翼的下端面；所述俘能装置包括风球基座、固定支架、中心轴、风球扇叶、转动支架、风能发电组件和振动发电组件；风能发电组件由非接触独立层结构的摩擦发电结构和压电悬臂梁结构组成；振动发电组件由接触分离模式的摩擦发电结构和压电悬臂梁结构组成，通过对风能和振动能的复合形式，提升飞机飞行过程中的俘能效率，保证传感器供电。

技术领域

本发明涉及能量俘获领域，具体的说，涉及了一种飞机机翼振动及风能复合收集装置。

背景技术

随着无人机技术的快速发展，无人机上的传感器系统功能多样型变得越加重要，越来越多的传感器技术被应用到无人机上。

但是，传感器大多需要电力驱动，无人机在微型化、小型化设计的基础上，采用化学电池的方式仅能维持传感系统有限的续航时长，存在要随时更换电池的不足，并且化学电池本身也会增加无人机的重量，这就间接的减小了无人机的负载重量。

目前无人机传感系统供电除了续航之外，还存在如下两个的问题：

第一是线路布局的问题，无人机核心动力模块的输出接口有限，无法连接数量较多、形式各异的传感器；

第二是动力转化问题，蓄电池的输出电压转化为传感器可用的电压，需要进行变压输出，会导致能量损耗，对于无人机而言得不偿失。

基于上述原因，同时结合传感器的低功耗的特点，促使现有的传感器应用于无人机上时，会考虑增加俘能装置，通过俘获微弱的环境能量，为传感器供电，来解决传感器的长时间供电问题。

而基于无人机设计的俘能装置多为风力俘能，俘能形式单一，也因为不能影响无人机本身的飞行形式，导致俘能能力较弱，局限性较强。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种既能够俘获风能，还能够利用飞机机翼产生的振动能量，实现复合能量的俘获的飞机机翼振动及风能复合收集装置，其中，风能的俘获依赖风球模式产生转动，再结合非接触独立层模式的摩擦发电原理进行发电，最大可能的利用风能，振动能量主要依赖压电俘能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种飞机机翼振动及风能复合收集装置，包括飞机、机翼和俘能装置，所述俘能装置阵列均布在所述机翼的下端面，所述飞机的两个机翼上的俘能装置数量相等且对称分布；

所述俘能装置包括风球基座、固定支架、中心轴、风球扇叶、转动支架、风能发电组件和振动发电组件，所述风球基座固定于机翼的下端面上，所述中心轴通过固定支架与风球基座固定，所述风球扇叶通过转动支架与所述中心轴转动配合，所述风球扇叶与所述风球基座转动配合；

所述风能发电组件包括定子、转子、转筒、电极层、介电材料层、圆锥滚子、第一悬臂梁、第一压电片和拨片，所述定子固定于所述中心轴上，所述转子与所述转筒连接后固定于所述转动支架上，所述转子与所述定子平行且保持有间距，所述电极层包括圆周阵列的分布在所述定子表面的若干扇形电极，所述介电材料层粘贴在所述转子表面，所述圆锥滚子安装在所述定子上，所述圆锥滚子的滚动面与所述转子上的介电材料层接触以补充电荷，形成非接触独立层模式摩擦发电结构；所述第一悬臂梁圆周阵列的安装在所述定子上，所述第一压电片固定于所述第一悬臂梁根部，所述拨片等间隔的分布于所述转筒内壁上并与所述第一悬臂梁的外端配合，形成转动驱动压电悬臂梁发电结构；