[发明专利]一种复合气动式发电机及自供能海洋监测设备

说明书

本发明公开了一种复合气动式发电机，其包括：壳体、分别设置于所述壳体内部两侧且设有气孔的气孔板、上托板和下托板、固定悬挂于所述上托板与下托板之间的摩擦纳米发电单元，以及由连接于下托板的活塞磁铁与缠绕于气孔板之间的线圈组成的电磁发电单元。本发明还公开了一种利用上述复合气动式发电机的自供能海洋监测设备，设备包括将波浪动能转化为电能的复合式气动发电机、传输所述复合气动式发电机产生的电能的电路模块、用电模块和外壳模块。本发明设计的气流通道结构可以通过气流的运动实现摩擦纳米发电单元空间压力的变化，简化了气囊结构制造的工艺，降低了制作成本，更便于实际应用。

技术领域

本发明涉及发电机及自供能设备技术领域，具体说是一种复合气动式发电机及自供能海洋监测设备。

背景技术

现代航海业与海洋行业的发展受到自然界及海洋环境因素的影响和制约，复杂多变的海洋气象以及海况对船舶的海上航行及相关工作者的人参安全构成了极大的威胁。为提升海上作业安全保障、消除潜在安全隐患，及时掌握海上第一时间海况气象信息以及水下情况，是海洋监测技术发展的当务之急。

海洋监测设备应用于海况监测、水质检测及水下监测等水上水下作业，是一种节能、自动化的海洋设备。由于其工作环境的特殊性，现有技术中的海洋监测设备存在能源供给不足的问题。

从2012年开始，基于摩擦静电效应的纳米发电机快速发展，并以其高效的输出、简单的工艺和稳定的性能，成为将机械能转变为电能的有力工具，同时，摩擦纳米发电机(TENG)的设计和实施成为本领域内前景可观的研究方向。但是，现有的摩擦电纳米发电机存在着输出功率较低、阻抗高、机械性能差、交流输出和输出不稳定等问题，使其实际应用受到限制。

发明内容

鉴于已有技术存在的不足，本发明的目的是要提供一种机械性能优良的复合气动式发电机，其通过将摩擦纳米发电机与普通的电磁感应发电机相结合的方式长时间输出功率稳定的电流，同时该装置还可应用于海洋监测设备中持续功能。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种复合气动式发电机，其包括壳体，所述壳体为立方体结构，其特征在于，所述壳体内部包括：

分别设置于所述壳体两侧、将所述壳体内部纵向分为三个独立空腔结构的两气孔板；两所述气孔板之间的空腔结构为内腔，任意所述气孔板与所述壳体间的空腔结构为通气道，任意所述气孔板上、下靠近边缘位置设有气孔；

尺寸与所述内腔配合且横向固定于所述内腔的上托板和下托板，所述上托板与所述壳体之间的部分内腔称为上腔室，所述下托板与所述壳体之间的部分内腔称为下腔室；

固定悬挂于所述上托板与下托板之间的摩擦纳米发电单元；

以及电磁发电单元，所述电磁发电单元包括通过弹簧连接于所述下托板的活塞磁铁以及缠绕于气孔板之间的线圈，所述活塞磁铁可在线圈间上下往复运动而产生感应电流。

进一步地，所述上托板与下托板均为栅栏式结构，且所述上托板栅栏与下托板栅栏交替互补，栅栏间隔宽度一致。

进一步地，所述摩擦纳米发电机单元包括气囊以及粘贴在气囊上、下表面的电极；所述电极包括两金属电极薄膜层及位于两金属电极薄膜层之间的纳米薄膜层。

进一步地，所述气囊呈蛇形穿插固定于所述上、下托板之间，与所述电极共同构成摩擦纳米发电阵列；

其中，气囊朝向上腔室一侧为上层摩擦纳米发电结构，其电极所包含的纳米薄膜层与右侧金属电极薄膜层粘在一起；

气囊朝向下腔室一侧为下层摩擦纳米发电结构，其电极所包含的纳米薄膜层与左侧金属电极薄膜层粘在一起。

本发明的另一目的是要提供一种应用上述复合气动式发电机的自供能海洋监测设备，其特征在于，其包括：将波浪动能转化为电能的复合气动式发电机；传输所述复合气动式发电机所产生电能的电路模块；以及用电模块和外壳模块。