[发明专利]一种适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池

说明书

本发明公开了属于自发电供能技术领域的一种适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池。电池包括正极磁盖、电池外筒体、负极磁盖、电路模块、支撑部件、电磁感应发电单元和摩擦纳米发电单元；其中，电池外筒体的上方设置正极磁盖，下方设置负极磁盖；贴近电池外筒体的内壁设置摩擦纳米发电单元；电池内部中心设置电磁感应发电单元，其下方依次设置支撑部件、电路模块。本发明使得水质传感器不需要定期更换电池和额外的电源，节约能源，保护环境，同时也可以为水环境监测和保护提供便利。

技术领域

本发明涉及自发电供能技术领域，尤其涉及一种适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池。

背景技术

近年来，随着环保意识的增强，人们对于如何减少废弃电池的污染日益关注。同时，由于现代生活的快节奏，人们对于方便、低成本的能源供应的需求越来越高。

在目前的水质监测中，常常需要使用电池供电的传感器。然而，电池对环境的污染非常大，在水产养殖业中，需要定期更换电池，既麻烦，又昂贵。此外，电池的有效期也是一个问题，因为如果电池耗尽，传感器就无法正常工作。因此，开发出适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池非常有必要。

发明内容

本发明的目的是提出一种适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池，其特征在于，包括正极磁盖、电池外筒体、负极磁盖、电路模块、支撑部件、电磁感应发电单元和摩擦纳米发电单元；其中，电池外筒体的上方设置正极磁盖，下方设置负极磁盖；贴近电池外筒体的内壁设置摩擦纳米发电单元；电池内部中心设置电磁感应发电单元，其下方依次设置支撑部件、电路模块。

所述电池外筒体为绝缘材料，且防水防潮。

正极磁盖的凸面为N极，凹面为S极；负极磁盖的内侧为N极，外侧为S极。

所述电路模块包括电容、负极铜棒、二极管、PCB、正极磁铁棒；其中，2个电容组成储能电路，4个二极管组成整流电路，负极铜棒和正极磁铁棒组成导流电路。

所述支撑部件包括空心导电轴、负极限位圈和正极限位圈，其中空心导电轴与PCB电连接，作为摩擦纳米发电单元的一个电极。

所述电磁感应发电单元包括直线导电轴承、圆形带孔磁铁和漆包线圈，其中直线导电轴承的内部设置滚珠轴承，且与空心导电轴之间具有导电性，其中电流传输通路依次经过PCB、漆包线圈、PCB；负极限位圈和正极限位圈限制圆形带孔磁铁的运动轨迹。

所述摩擦纳米发电单元包括铜箔圆环、摩擦PTFE内薄膜、PTFE外隔膜和摩擦铜箔，其中摩擦PTFE内薄膜相对于摩擦铜箔的另一面包裹不连续的条状铜箔圆环，电流传输通路依次经过PCB、铜箔圆环、摩擦PTFE内薄膜、摩擦铜箔、PCB。

所述圆形带孔磁铁靠近正极磁盖的一侧为S极，靠近负极磁盖的一侧为N极，同时受到正极磁盖和负极磁盖的排斥力而保持动态悬浮。

一种适用于水质低功耗传感器的振动自发电电池的发电方法，其特征在于，圆形带孔磁铁由于海水振动而失去平衡，沿空心导电轴做不规则往复运动，引发圆形带孔磁铁外部的摩擦铜箔和摩擦PTFE内薄膜接触与分离，使得摩擦铜箔和摩擦PTFE内薄膜产生静电，静电在摩擦铜箔和摩擦PTFE内薄膜的接触面上产生电动势差，铜箔圆环传导电动势产生的电流为电容充电；

圆形带孔磁铁由于海水振动发生往复运动，圆形带孔磁铁和漆包线圈之间产生相对运动，漆包线圈中的磁感线发生变化，进而漆包线圈两端产生交变电动势为电容充电。

电池为传感器供电时，传感器作为负载分别将其正负极接在正极磁盖和负极磁盖上，电池内部完整的放电电流回路依次经过负极磁盖、负极铜棒、PCB、电容、PCB、正极磁铁棒、正极磁盖、传感器、负极磁盖。

本发明的有益效果在于：

1、本发明实现了切割磁感线发电和摩擦纳米自发电，提高了机械能的利用率，有较好的应用前景；