[发明专利]一种基于折纸结构的摩擦电-电磁复合能量收集装置

权利要求书

1.一种基于折纸结构的摩擦电-电磁复合能量收集装置，其特征在于,包括外壳、支撑板(3)、圆柱滚动体(4)、折纸结构(5)、摩擦感应电极(6)、线圈(7)和柱形磁铁(8)形成的两套独立的自发电系统，分别为摩擦纳米发电系统和电磁发电系统，所述两套独立的自发电系统产生的电流通过整流后连接蓄电池而将电能储存在蓄电池中，为海洋设备部组件供电；所述圆柱滚动体(4)为中空圆柱外壳，包括上下两个半圆外壳，上下外壳间采用榫接的方式连接，内设有空腔可用于装载柱形磁铁(8)，当受到海浪激励时，圆柱滚动体(4)会沿着端盖(2)上预设轨迹移动，圆柱滚动体(4)内空腔中的柱形磁铁会随之移动，产生变化的磁场，端盖内侧的固定线圈会切割磁感线，在导线内部产生电流；当外壳受到外界机械作用产生运动时，圆柱滚动体(4)会在外壳内部按照预定轨迹做往复运动，从不同位置挤压折纸结构(5)，引起折纸结构(5)的形态变化，在挤压处折纸结构(5)会呈现一种全压缩状态，上下两个表面的感应电极会发生接触，当圆柱滚动体(4)移动到其他位置，此处的折纸结构(5)由于回弹性能优异会恢复到不完全压缩状态，上下两个表面的感应电极分离，完成运动的机械能转化为电能。

2.根据权利要求1所述的基于折纸结构的摩擦电-电磁复合能量收集装置，其特征在于,所述外壳包括底盘(1)和端盖(2)两部分，所述底盘(1)和端盖(2)之间采用榫接的方式连接，所述端盖(2)内侧设有滑槽和六个圆柱形孔，圆柱摆固定在滑槽内，按照滑槽预定轨迹滑动，六个圆柱形孔沿曲线均匀分布，柱形磁铁(8)和线圈(7)固定在圆柱孔内；所述底盘(1)上设有圆柱槽与支撑板(3)链接。

3.根据权利要求1所述的基于折纸结构的摩擦电-电磁复合能量收集装置，其特征在于,所述支撑板(3)上设有三个平行长方形区域用于固定折纸结构(5)，支撑板(3)下方设有圆柱轴铰接在外壳上，可沿圆周发生相互滑动。

4.根据权利要求1所述的基于折纸结构的摩擦电-电磁复合能量收集装置，其特征在于,所述折纸结构(5)采用类三浦折叠结构，其组成单元为三浦折纸单元，所述三浦折纸单元的上下边为同圆心的圆周曲线，所述三浦折纸单元的左右端点在圆周曲线与两条直线的交点上，所述两条直线是经过圆心角度相差1.5°的两条相交线。

5.根据权利要求1所述的基于折纸结构的摩擦电-电磁复合能量收集装置，其特征在于,所述摩擦感应电极(6)为交替粘贴在折纸结构(5)表面上的正摩擦电极和负摩擦电极两种，所述正摩擦电极采用硅胶材料并将其粘贴在导电镍布上，所述负摩擦电极采用导电镍布材料。

6.根据权利要求2所述的基于折纸结构的摩擦电-电磁复合能量收集装置，其特征在于,所述的底盘(1)与支撑板(3)之间通过圆柱铰链连接，并在两侧使用了扭簧，一端固定在底盘(1)上，一端固定在支撑板(3)上。

7.根据权利要求1所述的基于折纸结构的摩擦电-电磁复合能量收集装置，其特征在于,所述的摩擦感应电极(6)由两种电子亲和力差异较大的硅胶和镍布组成，背面分别制作金属层，上下金属层通过外电路连接，当折纸结构(5)处于完全压缩状态时，上下摩擦感应电极接触并产生摩擦；由于不同材料对电子的亲和性不一样，在互相接触后，两种材料硅胶和镍布将携带等量的异种电荷，在静电平衡的作用下，负电荷经外电路流至正极性材料背面的导电电极上，正电荷经外电路流至负极性材料背面的导电电极上，在外电路内形成电流，由于海浪的频率和幅值不同，产生的电流大小不同，可以依据此对海洋环境进行监测。