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专利号: 2022104269026
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种压电‑摩擦‑电磁悬浮式复合能量采集及管理装置,其特征在于,包括:

装置外壳,用于保护压电‑摩擦‑电磁发电模块;

压电‑摩擦‑电磁发电模块,用于通过压电发电、摩擦发电和电磁发电分别产生压电发电电流、摩擦发电电流和电磁发电电流;

能量管理模块,用于利用整流桥分别将压电发电电流、摩擦发电电流和电磁发电电流整流成直流电后并联,且将电能预存到电容中,当电容两端电压达到预设电压后将电能输出到储能电容为电子器件供电;

所述能量管理模块包括:

压电整流子模块,用于对压电发电电流进行整流,得到压电直流电流;

摩擦整流子模块,用于对摩擦发电电流进行整流,得到摩擦直流电流;

电磁整流子模块,用于对电磁发电电流进行整流,得到电磁直流电流;

电能管理子模块,用于接收压电直流电流、摩擦直流电流和电磁直流电流并联得到的直流电,并将电能预存到电容中,当电容两端电压达到预设电压后将电能输出到储能电容为电子器件供电;

所述电能管理子模块包括型号为BQ25570的能量管理芯片U1、输入排插P1、输出排插P2、模块调节排插P3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电感L1、电感L2、储能电容CT1、储能电容CT2和二极管D1;

所述输入排插P1的第1引脚和第2引脚均接地;所述输入排插P1的第2引脚与能量管理芯片U1的第5引脚连接;所述输入排插P1的第3引脚分别与电阻R1的一端、电容C1的一端、能量管理芯片U1的第2引脚和电感L1的一端连接;所述电容C1的另一端接地;所述电感L1的另一端与能量管理芯片U1的第20引脚连接;所述电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接;所述电阻R2的另一端与模块调节排插P3的第1引脚连接,并接地;所述模块调节排插P3的第2引脚与能量管理芯片U1的第13引脚连接;模块调节排插P3的第3引脚分别与电阻R3的一端和能量管理芯片U1的第3引脚连接;所述电阻R3的另一端接地;模块调节排插P3的第4引脚与能量管理芯片U1的第6引脚连接;模块调节排插P3的第5引脚分别与第6引脚、电容C2的一端、电容C3的一端和能量管理芯片U1的第19引脚连接;所述电容C2的另一端和电容C3的另一端均接地;所述能量管理芯片U1的第0引脚接地;所述能量管理芯片U1的第7引脚分别与电阻R4的一端和电阻R5的一端连接;所述电阻R5的另一端接地;所述电阻R4的另一端分别与能量管理芯片U1的第8引脚、电阻R6的一端和电阻R9的一端连接;所述电阻R6的另一端分别与能量管理芯片U1的第10引脚和电阻R6的一端连接;所述电阻R7的另一端分别与电阻R8的一端和能量管理芯片U1的第11引脚连接;所述电阻R9的另一端分别与电阻R10的一端和能量管理芯片U1的第12引脚连接;所述电阻R8的另一端、电阻R10的另一端和能量管理芯片U1的第9引脚接地均接地;所述能量管理芯片U1的第14引脚分别与电感L2的一端、电容C5的一端、电容C6的一端和输出排插P2的第3引脚连接;所述电感L2的另一端与能量管理芯片U1的第16引脚连接;所述电容C5的另一端和电容C6的另一端均接地;所述输出排插P2的第4引脚接地;所述能量管理芯片U1的第15引脚接地;所述输出排插P2的第2引脚分别与电阻R11的一端、储能电容CT2的一端、电容C7的一端、储能电容CT1的一端和能量管理芯片U1的第18引脚连接;所述储能电容CT1的另一端、电容C7的另一端、储能电容CT2的另一端和输出排插P2的第1引脚均接地;所述电阻R11的另一端与二极管D1的正极连接;所述二极管D1的负极接地;所述能量管理芯片U1的第17引脚接地。

2.根据权利要求1所述的压电‑摩擦‑电磁悬浮式复合能量采集及管理装置,其特征在于,所述压电‑摩擦‑电磁发电模块包括:

压电发电子模块,用于通过压电发电产生压电发电电流;

摩擦发电子模块,用于通过摩擦发电产生摩擦发电电流;

电磁发电子模块,用于通过电磁发电产生电磁发电电流。

3.根据权利要求2所述的压电‑摩擦‑电磁悬浮式复合能量采集及管理装置,其特征在于,所述压电‑摩擦‑电磁发电模块由第一磁铁(1)、第二磁铁(2)、铍铜合金板(3)、第一压电陶瓷片(4)、第二压电陶瓷片(5)、第一电极(6)、第二电极(7)、第一固定板(8)、第二固定板(9)、第一铝板(10)、第一磁感应线圈(11)、第二磁感应线圈(12)、第三磁感应线圈(13)、第一聚四氟乙烯层(14)、第三磁铁(15)、第二聚四氟乙烯层(16)、第二铝板(17)、第三固定板(18)以及第四磁铁(19)构成;

所述第一磁铁(1)与第二磁铁(2)相对设置于铍铜合金板(3)一端的上侧和下侧;所述第一压电陶瓷片(4)的一侧与铍铜合金板(3)的上侧中部连接;所述第一压电陶瓷片(4)的另一侧与第一电极(6)连接;所述第二压电陶瓷片(5)的一侧与铍铜合金板(3)的下侧中部连接;所述第二压电陶瓷片(5)的另一侧与第二电极(7)连接;所述第一电极(6)、第二电极(7)和铍铜合金板(3)均与能量管理模块连接;所述第一固定板(8)和第二固定板(9)相对设置于铍铜合金板(3)另一端的上侧和下侧;所述第一铝板(10)设置于第二固定板(9)的下方;所述第一磁感应线圈(11)、第二磁感应线圈(12)和第三磁感应线圈(13)由上至下均设置于第一铝板(10)的下方;所述第一磁感应线圈(11)、第二磁感应线圈(12)和第三磁感应线圈(13)均与能量管理模块连接;所述第一聚四氟乙烯层(14)、第三磁铁(15)和第二聚四氟乙烯层(16)由上至下均设置于第一磁感应线圈(11)、第二磁感应线圈(12)和第三磁感应线圈(13)内部;所述第二铝板(17)设置于第三磁感应线圈(13)的下方;所述第三固定板(18)设置于第二铝板(17)的下方;所述第一铝板(10)、第二铝板(17)、第一聚四氟乙烯层(14)和第二聚四氟乙烯层(16)均与能量管理模块连接;所述第四磁铁(19)设置于第三固定板(18)的下方。

4.根据权利要求3所述的压电‑摩擦‑电磁悬浮式复合能量采集及管理装置,其特征在于,所述压电发电子模块由第一磁铁(1)、第二磁铁(2)、铍铜合金板(3)、第一压电陶瓷片(4)、第二压电陶瓷片(5)、第一电极(6)、第二电极(7)、第一固定板(8)以及第二固定板(9)构成;

所述摩擦发电子模块由第一铝板(10)、第一聚四氟乙烯层(14)、第二聚四氟乙烯层(16)以及第二铝板(17)构成;

所述电磁发电子模块由第一磁感应线圈(11)、第二磁感应线圈(12)、第三磁感应线圈(13)、第三磁铁(15)、第三固定板(18)以及第四磁铁(19)构成。

5.根据权利要求1所述的压电‑摩擦‑电磁悬浮式复合能量采集及管理装置,其特征在于,所述压电整流子模块由第一整流器和第二整流器构成;所述摩擦整流子模块由第三整流器和第四整流器构成;所述电磁整流子模块由第五整流器、第六整流器和第七整流器构成;

所述第一整流器输入端分别与第一电极(6)和铍铜合金板(3)连接;所述第二整流器输入端分别与第二电极(7)和铍铜合金板(3)连接;所述第三整流器输入端分别与第一铝板(10)和第一聚四氟乙烯层(14)连接;所述第四整流器输入端分别与第二铝板(17)和第二聚四氟乙烯层(16)连接;所述第五整流器输入端分别与第一磁感应线圈(11)的两端连接;所述第六整流器输入端分别与第二磁感应线圈(12)的两端连接;所述第七整流器输入端分别与第三磁感应线圈(13)的两端连接;

所述第一整流器输出端、第二整流器输出端、第三整流器输出端、第四整流器输出端、第五整流器输出端、第六整流器输出端和第七整流器输出端并联后与电能管理子模块连接。