利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2024118660527
申请人: 湖南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种波浪自调节双稳态电磁‑摩擦发电装置,其特征在于:包括圆柱形结构的外壳主体(1)、能量捕捉机构(2)、能量转换机构(3),所述外壳主体(1)包括圆柱外壳(11)、顶板(12)、隔板(13)和底板(14),所述隔板(13)将所述外壳主体(1)分隔成上区间和下区间,所述能量捕捉机构(2)设置在所述下区间内,所述能量转换机构(3)设置在所述上区间内,所述能量捕捉机构(2)和所述能量转换机构(3)之间转动连接,所述能量捕捉机构(2)包括自调节双稳态机构(24)。

2.根据权利要求1所述的一种波浪自调节双稳态电磁‑摩擦发电装置,其特征在于,所述能量捕捉机构(2)包括一个质量块(21)、两个导杆(22)、四根弹簧(23)、两个自调节双稳态机构(24)、一个螺母(25)和一个螺杆(26);所述螺杆(26)竖直设置在所述底板(14)的中央,所述螺杆(26)的下端通过第一止推轴承与所述底板(14)转动连接,所述螺杆(26)的上端依次贯穿所述隔板(13)、所述能量转换机构(3),所述螺杆(26)的上端顶部不接触所述顶板(12),并且所述螺杆(26)还通过第二止推轴承与所述隔板(13)转动连接,所述质量块(21)为水平设置的圆形块,所述质量块(21)的中心设有第一通孔,所述第一通孔供所述螺杆(26)穿过,所述螺母(25)固定设置在所述质量块(21)的上端面中央,所述螺母(25)与所述螺杆(26)螺纹配合;两个所述导杆(22)分别设置在所述螺杆(26)的两侧,并且与所述螺杆(26)平行,每个所述导杆(22)的上端固定在所述隔板(13)上,每个所述导杆(22)的下端穿过所述质量块(21)后固定在所述底板(14)上,并且所述导杆(22)贯穿通过所述质量块(21)上的上凸台(211)、直线轴承(212)和下凸台(213),所述上凸台(211)设置在所述质量块(21)的上端面,所述下凸台(213)设置在所述质量块(21)的下端面,所述直线轴承(212)设置在所述上凸台(211)和下凸台(213)之间,并且位于所述质量块(21)的内部,所述上凸台(211)、直线轴承(212)和下凸台(213)同轴设置;由此两个所述导杆(22)被所述质量块(21)分隔成4个区域,4根所述弹簧(23)分别套设在4个所述区域上,其中上面2根所述弹簧(23)的上端固定于所述隔板(13),上面2根所述弹簧(23)的下端固定于所述质量块(21)的上端面,下面2根所述弹簧(23)的上端固定于所述质量块(21)的下端面,下面2根所述弹簧(23)的下端固定于所述底板(14)。

3.根据权利要求2所述的一种波浪自调节双稳态电磁‑摩擦发电装置,其特征在于,两个所述自调节双稳态机构(24)关于所述螺杆(26)对称设置,每个所述自调节双稳态机构(24)包括活塞组件(241)、紧固组件(242)、板簧(243)、板簧连接器(244)、气缸(245)和活塞连接器(246),所述质量块(21)通过所述活塞连接器(246)与所述活塞组件(241)的一端连接,所述活塞组件(241)的另一端通过所述紧固组件(242)与所述板簧(243)的中部连接,所述板簧(243)的两端通过所述板簧连接器(244)分别固定在所述隔板(13)和所述底板(14)上,所述板簧(243)竖直设置在所述底板(14)的边缘,所述板簧(243)朝向所述圆柱外壳(11)一侧拱起,两个所述自调节双稳态机构(24)中的两个所述板簧(243)整体呈现“()”形状,所述板簧(243)的上端卷绕成挂耳(2431),所述板簧(243)的下端卷绕成圆筒(2432);所述板簧连接器(244)包括一个底座(2441)、两个立板(2442)和一个转轴(2443),两个所述立板(2442)对称设置在所述底座(2441)上,所述转轴(2443)转动连接两个所述立板(2442),设置在所述隔板(13)上的所述板簧连接器(244)与设置在所述底板(14)上的所述板簧连接器(244)是相对设置的,所述挂耳(2431)挂接在所述隔板(13)上的所述板簧连接器(244)的所述转轴(2443)上,由此所述挂耳(2431)不仅能转动还能上下滑动,所述圆筒(2432)转动连接在所述底板(14)上的所述板簧连接器(244)的所述转轴(2443)上并与之尺寸适配,由此所述圆筒(2432)只能实现转动;所述紧固组件(242)包括第一紧固螺钉(2421)、紧固器(2422)、限位板(2423)和第一光轴(2424),所述紧固器(2422)呈水平放置的U形,包括圆弧底面和两侧的矩形凸台,所述圆弧底面通过所述第一紧固螺钉(2421)与所述板簧(243)的所述中部螺纹配合,每个所述矩形凸台上均设有第二通孔和矩形通孔,两个所述第二通孔内固定安装同一个所述第一光轴(2424),两个所述矩形通孔内安装同一个所述限位板(2423),所述限位板(2423)与所述圆弧底面共同限位所述板簧(243),所述第一光轴(2424)与所述活塞组件(241)转动连接;所述活塞组件(241)由活塞杆连接件(2411)、活塞杆(2412)、活塞缸盖(2413)、活塞缸筒(2414)、活塞(2415)和轴连接台(2416)组成,活塞杆连接件(2411)为水平放置的圆柱体,所述圆柱体的圆弧面在靠近所述活塞杆(2412)的一侧被削为平面,所述圆柱体在其中心轴线上设有第一转动通孔,所述活塞杆(2412)一端与所述平面的中心螺纹连接,所述活塞杆(2412)另外一端与所述活塞(2415)固定,所述活塞缸盖(2413)与所述活塞缸筒(2414)螺纹连接,所述活塞杆(2412)穿过所述活塞缸盖(2413)并与所述活塞缸盖(2413)滑动连接,所述活塞(2415)位于所述活塞缸筒(2414)内部并与所述活塞缸筒(2414)滑动连接,所述活塞缸筒(2414)的尾端固定设置所述轴连接台(2416),所述轴连接台(2416)内设置第二转动通孔,所述第一光轴(2424)转动设置在所述第二转动通孔内,所述活塞缸筒(2414)的侧面通过胶管连接所述气缸(245),所述气缸(245)固定在所述底板(14)上;所述活塞连接器(246)包括2个限位块(2461)、4个限位T形器(2462)、8个第二紧固螺钉(2463)和1个第二光轴(2464),所述第二光轴(2464)转动设置在所述第一转动通孔内,实现所述活塞组件(241)与所述活塞连接器(246)的转动连接,所述质量块(21)的两侧分别设有圆弧容纳槽(214),所述活塞杆连接件(2411)容纳在所述圆弧容纳槽(214)内,在所述圆弧容纳槽(214)上设有两个水平限位槽(215),两个水平限位槽(215)关于所述圆弧容纳槽(214)对称设置,在所述水平限位槽(215)的下方设置一个固定槽(216),所述第二光轴(2464)限制在所述固定槽(216)内,每个所述限位块(2461)水平插入每个所述水平限位槽(215)中,并且盖紧所述固定槽(216)用于限制所述第二光轴(2464)的上下位移,由此所述第二光轴(2464)与所述质量块(21)是固定连接,4个所述限位T形器(2462)分别插入所述质量块(21)上端面,并且穿过所述限位块(2461),限制所述限位块(2461)的移动,所述8个第二紧固螺钉(2463)两两配合分别将限位T形器(2462)紧固到所述质量块(21)的上端面。

4.根据权利要求3所述的一种波浪自调节双稳态电磁‑摩擦发电装置,其特征在于,所述能量转换机构(3)包括电磁模块(31)、纳米摩擦模块(32)和轴承组(33);所述纳米摩擦模块(32)包括纳米摩擦层(321)和第二导电滑环(322);所述轴承组(33)包括第一单向轴承(331)、第二单向轴承(332)和第三止推轴承(333),所述第一单向轴承(331)、第三止推轴承(333)和第二单向轴承(332)从下往上依次安装在所述螺杆(26)的上端,且均与所述螺杆(26)过盈配合;所述电磁模块(31)包括磁铁飞轮(311)、线圈飞轮(312)、第一导电滑环(313)、磁铁(314)以及线圈(315),所述磁铁飞轮(311)通过所述第二单向轴承(332)与所述螺杆(26)转动连接,所述线圈飞轮(312)通过所述第一单向轴承(331)与所述螺杆(26)转动连接,所述第一单向轴承(331)和第二单向轴承(332)相对反向安装,从而所述第一单向轴承(331)和第二单向轴承(332)所实现的运动方向相反,以保证所述磁铁飞轮(311)与线圈飞轮(312)相对单向转动,所述磁铁飞轮(311)包括水平盖板(3111)和与其垂直连接的凸沿(3112),所述纳米摩擦层(321)设置在所述水平盖板(3111)下方,所述纳米摩擦层(321)和所述线圈飞轮(312)均位于所述水平盖板(3111)和凸沿(3112)所围成的空间内,所述第二单向轴承(332)设置在所述水平盖板(3111)的中央,所述凸沿(3112)内壁下侧固定设置有呈环状均匀排列的N块磁铁(314),N≥4且为偶数,所述磁铁(314)按照相邻磁铁极性相反的规律排列,所述磁铁(314)上方和所述水平盖板(3111)下方所围成的空间内设置有所述纳米摩擦层(321),所述线圈飞轮(312)设置在所述纳米摩擦层(321)的下方且与所述磁铁(314)不接触,所述线圈飞轮(312)为扁平圆柱块,在所述线圈飞轮(312)的圆柱侧面设置有均匀排列的N个线圈(315),所述线圈(315)的数量与所述磁铁(314)的数量相同,并且每个所述线圈(315)对应一块所述磁铁(314),N个所述线圈(315)之间串联连接,所述第一导电滑环(313)固定设置在所述线圈飞轮(312)的下端面中心,并且所述螺杆(26)穿过所述第一导电滑环(313)并与之间隔,从所述线圈(315)中最后引出的两根第一导线(3151)连接到所述第一导电滑环(313)上,所述第一导电滑环(313)和所述线圈飞轮(312)一起旋转以保持电路连接;所述纳米摩擦层(321)与所述第二止推轴承(333)虽同心设置但不接触,所述纳米摩擦层(321)包括直径均相同的从上到下依次层叠的第一有机玻璃圆盘层(3211)、第一纳米表面铜膜层(3212)、介电膜层(3213)、第二纳米表面铜膜层(3214)和第二有机玻璃圆盘层(3215),其中所述第一有机玻璃圆盘层(3211)和第一纳米表面铜膜层(3212)是固定连接的,所述介电膜层(3213)、第二纳米表面铜膜层(3214)和第二有机玻璃圆盘层(3215)之间是固定连接的,所述第一纳米表面铜膜层(3212)和介电膜层(3213)之间相对转动连接,所述第二有机玻璃圆盘层(3215)与所述线圈飞轮(312)的上端面固定连接,所述第一有机玻璃圆盘层(3211)与所述水平盖板(3111)的下端面固定连接,第一纳米表面铜膜层(3212)、介电膜层(3213)和第二纳米表面铜膜层(3214)上都具有M个相同形状的放射状均匀排列的扇形挖空部(3216),M≥4且为自然数,所述介电膜层(3213)和第二纳米表面铜膜层(3214)上的扇形挖空部(3216)重叠设置;所述第二导电滑环(322)固定设置在所述水平盖板(3111)的上端面中央,所述螺杆(26)上端穿过所述第二导电滑环(322)并与之间隔,从所述第一纳米表面铜膜层(3212)引出的一根第二导线(32121)和从所述第二纳米表面铜膜层(3214)引出的一根第三导线(32141)分别穿过所述水平盖板(3111)的导线孔后连接到所述第二导电滑环(322)上,所述第二导电滑环(322)随所述磁铁飞轮(311)一起旋转以保持电路连接。

5.根据权利要求4所述的一种波浪自调节双稳态电磁‑摩擦发电装置,其特征在于,所述介电膜层(3213)的材质为聚四氟乙烯PTFE。

6.根据权利要求4所述的一种波浪自调节双稳态电磁‑摩擦发电装置,其特征在于,所述介电膜层(3213)的厚度为130‑150微米。

7.根据权利要求4所述的一种波浪自调节双稳态电磁‑摩擦发电装置,其特征在于,所述第一纳米表面铜膜层(3212)和第二纳米表面铜膜层(3214)材质相同,厚度相同,表面粗糙度均为纳米级。

8.根据权利要求4所述的一种波浪自调节双稳态电磁‑摩擦发电装置,其特征在于,所述第一纳米表面铜膜层(3212)和第二纳米表面铜膜层(3214)的厚度均为90‑120微米。

9.根据权利要求4所述的一种波浪自调节双稳态电磁‑摩擦发电装置,其特征在于,所述第一有机玻璃圆盘层(3211)和第二有机玻璃圆盘层(3215)材质和厚度相同。

10.根据权利要求4所述的一种波浪自调节双稳态电磁‑摩擦发电装置,其特征在于,所述M具体为9。