CN114069963A - 一种面向输电杆塔的风驱式复合型自供能装置 - Google Patents

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CN114069963A CN202111392035.0A CN202111392035A CN114069963A CN 114069963 A CN114069963 A CN 114069963A CN 202111392035 A CN202111392035 A CN 202111392035A CN 114069963 A CN114069963 A CN 114069963A
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张宗喜
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骆欣瑜
廖文龙
谢茜
龙震泽
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Abstract

本发明涉及一种面向输电杆塔的风驱式复合型自供能装置，属于能源技术领域。该装置包括风能的收集与转换装置、多源电能调理电路与封装外壳；风能的收集与转换装置包括包括动力装置和发电装置；动力装置包括多个不同长度支撑臂的风杯以及不同粗细的实心与空心联动转轴；发电装置包括一个定子和两个同轴心的外环转子和内环转子，外环转子与内环转子的旋转轴重合，两者的垂直投影能刚好覆盖定子内侧的圆形区域以及外侧的环形区域；多源电能调理电路对电机的两路交流输出进行变压、整流、滤波和储能的初步调理，然后合并成稳定的直流电能驱动负载工作。本发明能够通过高效收集自然环境中的风能，实现对电力系统分布式感知终端的持续供能。

Description

一种面向输电杆塔的风驱式复合型自供能装置
技术领域
本发明属于能源技术领域，涉及一种面向输电杆塔的风驱式复合型自供能装置。
背景技术
新型电力系统是能源互联网双碳目标下现阶段发展的核心形态，数字化转型是新型电力系统的核心特征。电力物联网通过结合应用物联网技术，实现电力系统数字化连接与交互，是电力能源领域战略性的产业发展方向。其中，输电杆塔作为电力网络中的关键结构，是维护电力系统安全稳定运行的重要保障，被视为是电力物联网分布式感知终端的主要投放与安装场所。由于杆塔的建设根据输电线路的设计与布局，主要分布在空旷野外或山峦之间，具有气候环境多变、风力资源丰富等特点，因此风能更加具有成为驱动能源的潜力。然而这些风能大多呈微风形态，风力较小、风向变化频繁、风速波动较大，鲜有被大规模有效收集利用。因此，将这些分布广泛、低频、随机的微小风能持续高效的收集并转化为可被利用的电能，有望为电力物联网内大规模分布式感知终端的长期稳定供能问题提供一种有效手段。为此，研究一种宽风速风能高效收集技术用于解决对分布式感知终端的供能问题具有实际工程应用意义。
目前，用于收集风能的能量收集与转换技术主要包括电磁式、压电式和摩擦式等发电机，通过将收集的能量转换成电能并存储在储能电容或锂电池中，并对用电设备进行供能。然而，单一的风能收集与转换技术具有局限性，例如：压电式发电机对能量变化敏感，但是转换效率过低；电磁式发电机在高风速下具有较高的转换率却需要较高的启动风速(通常>4m/s)；摩擦式发电机适合于低频能量收集，在高频下的转换效率不如电磁式。这些技术在单独使用时，通过合理的设计能够使其在某个特定的风速区间拥有较优的电气性能，但保持高效率的风速区间过窄，难以满足用电设备在不同时段下的稳定供能需求。因此，结合摩擦纳米发电机优异的低频工作性能与电磁式发电机在高频区间下优异的转换效率，本发明面向输电杆塔应用场景，提出一种结构简单、成本低廉的摩擦-电磁式复合型发电机来解决电力系统大量分布式感知终端的供能问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种面向输电杆塔的风驱式复合型自供能系统，使得该装置能够通过高效收集自然环境中的风能，实现对电力系统分布式感知终端的持续供能。即本发明可以有效地拓宽风能利用区间，并以此构建自供能系统，解决电力系统大量分布式感知终端的供能问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种面向输电杆塔的风驱式复合型自供能装置，包括风能的收集与转换装置、多源电能调理电路与封装外壳；
所述风能的收集与转换装置包括一个同心双转轴的摩擦-电磁式复合型发电机，用于收集风能并将其转化为交流形式的电能；所述同心双转轴的摩擦-电磁式复合型发电机包括动力装置和发电装置；所述动力装置包括两个不同长度支撑臂的风杯1以及不同直径大小的实心与空心联动转轴6；所述发电装置包括一个定子5和两个同轴心的转子；所述转子包括外环转子3和内环转子4；所述外环转子3与内环转子4的旋转轴重合，两者的垂直投影能刚好覆盖定子5内侧的圆形区域以及外侧的环形区域；所述联动转轴6与风杯1和转子固定连接；
所述多源电能调理电路对摩擦-电磁式复合型发电机的两路交流输出进行变压、整流、滤波和储能的初步调理，然后合并成稳定的直流电能驱动负载工作；
所述封装外壳用于对摩擦-电磁式复合型发电机的封装，以及对多源电能调理电路的封装。
优选的，所述外环转子3包括转子圆环和强磁磁块7，通过三根辐条与中心相连；所述转子圆环为圆环形结构，其面积与定子5外侧环形结构相等；
所述强磁磁块7与定子5上的电磁线圈10的大小相当、数量相等，所有强磁磁块7被镶嵌并固定在外环转子3圆环之中，使得强磁磁块7的位置与电磁线圈10的位置一一对应，强磁磁块7水平放置，使其两极分别位于转子圆环的上下两侧，相邻强磁磁块7的极性排列相反，在外环转子3与定子5之间形成一个交替的空间磁场。
优选的，强磁磁铁块7为钐钴磁铁、汝铁硼磁铁或铁氧体磁铁。
优选的，所述内环转子4包括转子圆盘和柔性聚合物薄膜8；所述转子圆盘由一组放射状分布的扇形结构组成，扇形面积与定子5内侧的扇形电极面积相等；
所述柔性聚合物薄膜8呈扇形，其面积比转子圆盘的扇形结构稍大。将薄膜两侧被分别固定在转子圆盘每个扇形结构的边缘，使薄膜的中部自然向下拱起并与定子电极接触，再通过调整内环转子4与定子5之间的距离，使每张薄膜拱起的部分能刚好完全覆盖一个扇形定子电极，而不与相邻电极发生接触。
优选的，柔性聚合物薄膜8为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯或聚酰亚胺。
优选的，所述定子5包括内侧圆形的摩擦纳米发电机部分与外侧环形的电磁线圈部分；
所述外侧环形的电磁线圈部分在定子5外侧的环形区域有多组呈圆心对称分布的方形电磁线圈10，所述电磁线圈10被镶嵌并固定在定子上，使得所有的电磁线圈10的几何中心处于同一个圆周，相邻电磁线圈10之间等距离排列，所有电磁线圈10依次反向串联形成复合型发电机的一路输出。
优选的，电磁线圈10为金、银、铝或铜。
优选的，所述摩擦纳米发电机部分为一组粘贴在定子5圆形区域上表面的电极网络组成；所述电极网络由若干同等大小的扇形单元组成，彼此相邻的扇形单元具有相反的电极性，属于摩擦纳米发电机的不同电极；相对的，彼此相间的扇形单元则拥有相同的电极性，它们各自在一侧的辐条连接下彼此并联，共同组成摩擦纳米发电机的一个电极，通过两根导线将两个电极引出，形成复合型发电机的另一路输出。
优选的，电极网络为金、银、铝或铜。
优选的，所述联动转轴6由一个直径较小的实心旋转轴和一个内径比实心旋转轴稍大的空心旋转轴组成，使得实心旋转轴能自由地穿透空心旋转轴的内部，形成一个同轴心的双旋转轴结构；所述实心旋转轴连接支撑臂较长的风杯以及内环转子4；相应的，空心旋转轴连接支撑臂较短的风杯以及外环转子3；两个旋转轴均被绝缘轴承固定在摩擦-电磁式复合型发电机的封装外壳2顶部，使得风杯1和转子能在联动转轴6的支撑下自由旋转。
优选的，所述多源电能调理电路包括：低频变压器，用于将线圈之间交流电压放大到调理电路所需的工作电压；整流桥，用以将复合式发电机的两路交流电能转化为直流电能；电容器，用以储存直流电能并滤波；以及稳压器，用于将储存的直流电能以稳定的1.8V、2.5V、3.3V或3.6V电压输出给传感器终端。
优选的，所述变压器为220V转24V的E28×14插针式电源变压器；整流桥为DB104与DB102型号的桥式整流器；储能电容为10～1000μF；稳压器为LTC3588-1。
优选的，所述摩擦-电磁式复合发电机的封装外壳2为圆筒形密闭结构，用于隔绝外接环境污染并保护摩擦-电磁式复合发电机，同时也起到物理支撑的作用；所述多源电能调理电路的封装被固定于复合型发电机圆柱形封装壳体的外侧，其四周引出三对电气接口，分别连接复合型发电机的摩擦电部分与电磁部分两路电能输入，以及一路为传感器件供能的输出。
优选的，安装过程中转子和定子的关系为：外环转子与定子之间应保持一定距离避免发生摩擦与碰撞，在此基础上两者之间的间距应尽可能小；内环转子与定子之间需要保持一定高度，使内环转子上的柔性聚合物薄膜与定子圆盘上的一组扇形电极完全重合且不与相反电极性的电极发生接触。
本发明的有益效果在于：本装置能够在一个宽广的风速区间里的高效收集自然环境中的风能并转换为传感器件的可用电能，用以实现电力系统分布式传感器的无源化运行。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为风能的收集与转换装置及其封装外壳的结构示意图；
图2为风驱式复合型自供能系统的多源电能调理电路图；
附图标记：1-风杯，2-封装外壳，3-外环转子，4-内环转子，5-定子，6-联动转轴，7-强磁磁块，8-柔性聚合物薄膜，9-扇形电极网络，10-电磁线圈。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明具体可以实现对输电杆塔上所安装的气压、温度、湿度、光照强度等微功耗(0.1mW-10mW)分布式传感器的自供能化供能。
请参阅图1～图2，本实施例提供一种面向输电杆塔的风驱式复合型自供能系统，包括风能的收集与转换装置、多源电能调理电路与封装外壳。
图1为风能的收集与转换装置及其封装外壳的结构示意图，包含一组同心双旋转轴的风杯1、(绝缘)封装外壳2以及封装内部的外环转子3、内环转子4和定子5。同心双转轴风杯属于动力装置，由一个支撑臂较长的风杯和一个支撑臂较短的风杯组成，两个风杯垂直放置，分别连接不同尺寸的联动转轴6。具体地，支撑臂较长的风杯被固定在直径较小的实心旋转轴顶部，支撑臂较短的风杯被固定在孔径较大的空心旋转轴顶部，空心旋转轴的孔径比实心旋转轴略大，使得实心旋转轴能自由地穿透空心旋转轴的内部，形成一个同轴心的双旋转轴结构，通过绝缘轴承将双旋转轴风杯固定在封装的顶部，使得两个风杯之间能保持独立旋转。封装内的结构属于发电装置，包括外环转子3、内环转子4和定子5三部分。外环转子3与内环转子4被依次固定在空心旋转轴和实心旋转轴的底部，两者分别对应定子5的外侧的环形区域以及内侧的圆形区域。具体的，外环转子3呈圆环形平面结构，并通过三根辐条与空心旋转轴连接，通过激光雕刻技术在圆环上切割出彼此相隔15°的12个长方形孔槽，这些孔槽均匀排列在圆环中呈放射状对称分布，每个孔槽中都嵌入一块相同大小的强磁磁块7，这些强磁磁块7水平放置，使其两极分别位于外环转子3的上下两侧，相邻磁块极性相反，在外环转子3的底部形成一个交替的空间磁场。内环转子4则是由12个同等大小的辐射状扇形单元组成，每个单元为一个半径60mm、圆心角15°的扇形，相邻扇形之间间隔15°圆心角。每个扇形单元对应一张扇形柔性聚合物薄膜8，薄膜的两侧被固定在扇形单元的两边，使得薄膜底部略微拱起并适当地与定子电极接触。两个转子共用一个定子5，定子5由内侧圆形的摩擦纳米发电机部分与外侧环形的电磁线圈部分组成。摩擦纳米发电机部分的表面分布着两组图形互补的扇形电极网络9，电极网络之间由细小沟槽断开，彼此相邻的扇形单元具有相反的电极性，属于摩擦纳米发电机的不同电极，而彼此相间的扇形单元则拥有相同的电极性，它们各自在一侧的辐条连接下彼此并联，共同组成摩擦纳米发电机的一个电极。相应的，电磁线圈部分由一组同等大小的电磁线圈等圆心角对称排列构成，12个相隔15°的电磁线圈10被等间距镶嵌在圆环形区域的一周，每个线圈与外环定子上的磁铁块一一对应，使得外环转子的磁铁块能恰好投影在每个线圈的中心，相邻线圈反向连接，所有线圈串联后形成一对电极并通过铜导线引出。
图2为风驱式复合型自供能系统的多源电能调理电路图，将双转轴摩擦-电磁式复合型发电机的两路输出接入图2所示的电能调理电路，通过低频变压器将电磁线圈的输出电压变换到一个较高值，再由两个整流桥分别将两路交流电能转换成直流形式，并对储能电容C进行充电。存储的电能输送至稳压器的Vin端口1，并从Vout端口2输出稳定的1.8V、2.5V、3.3V或3.6V直流电压，以满足对分布式传感器的供能需求。
本实施例中还提供了各模块的制备方法，该风能的收集与转换装置一共包括三个主要部分，从上到下依次为：双转轴风杯、内外环转子以及定子，首先说明的是双转轴风杯的制备方法。
双转轴风杯的制作：使用机械加工制作一根长6cm、直径3.2cm的铝合金空心旋转轴以及一根长18cm、直径1.8cm的铝合金实心旋转轴，将实心旋转轴穿透空心旋转轴的内部组成一个同心双转轴结构。再将一个直径6cm、支撑臂长6cm的铝合金风杯固定在实心旋转轴的顶部，将一个直径6cm、支撑臂长9cm的铝合金风杯固定在空心旋转轴的顶部，通过两个绝缘轴承将两根旋转轴与封装外壳固定，使得两个风杯能各自独立旋转。
外环转子的制作：使用激光切割技术将0.2cm厚的有机玻璃切割成外直径为16cm、内直径为12cm的圆环形平面结构，再在外环转子圆环上每隔15°圆心角切割一个径向排列的矩形孔槽，这些孔槽均匀分布在距离旋转中心相同半径的圆周上。将12块同等大小的矩形强磁磁块依次嵌入矩形孔槽中，且相邻磁铁块的极性相反排列。最后通过三根铝合金辐条将转子圆环与空心旋转轴的底部连接，构成复合发电机的外环转子。
内环转子的制作：使用激光切割机将0.2cm厚的有机玻璃切割成直径为12cm的辐射状扇形圆盘，圆盘一共包含12个扇形结构，每个扇形结构的圆心角为15°。将厚度为100μm的FEP薄膜切割成扇形，将每张扇形FEP薄膜的两端固定在扇形结构的两侧，使得薄膜的中部略微向下拱起并与定子接触。
定子部分的制作：用激光切割机将0.2cm厚的有机玻璃切割成直径为16cm的圆盘形状以作为内环转子与外环转子共同的定子。将一张直径12cm、厚0.1mm的铜箔粘贴在定子圆盘的上表面中心位置以用作摩擦材料(同时也是电极材料)，通过在铜箔表面雕刻沟槽将其切割成两个图形互补的扇形电极网络，每个扇形电极网络都由12个直径12cm、圆心角15°的扇形单元组成，两个电极网络的扇形单元交替排列，具有相反的电极性，同一电极网络中的扇形单元通过边缘的辐条彼此连接，并联形成摩擦纳米发电机的一个电极，通过两根导线将两个电极引出，形成复合型发电机的一路输出。其次，再次使用激光切割技术在定子圆盘的外侧圆环区域每隔15°圆心角切割出一个径向排列的矩形孔槽，孔槽位置与外环上的磁铁块一一对应，12个300匝的矩形铜线圈被依次嵌入定子的孔槽之中，相邻线圈反向连接，所有线圈串联后共同组成复合型发电机的另一对输出。
多源电能调理电路的设计主要包括变压器、整流器、储能电容和稳压器。低频变压器将电磁线圈的输出电压变换到一个较高值，使其能够满足能量管理电路所需的工作电压。变压器为220V转24V的E28*14插针式电源变压器。整流桥分别将两路交流电能转换成直流电能后对储能电容持续充电，存储的电能经稳压器模块输出稳定的直流电压。整流桥为DB104与DB102型号的桥式整流器；储能电容为10～1000μF。稳压器使用LTC3588-1商业芯片，储能电容中的电能通过Vin端口输出稳压器，再由Vout端口输出稳定的直流电压。此外，LTC3588-1的其余端口采用官方提供的典型接法，通过不同的连接方式可以产生稳定的1.8V、2.5V、3.3V或3.6V电压输出，以满足对不同分布式传感器的供能需求。
(绝缘)封装外壳为圆筒形密闭式结构，对摩擦-电磁式复合型发电机以及对多源电能调理电路进行密封保护。外壳材质采用不透明有机玻璃材质，封装等级满足防尘、防水、防震、抗老化等工程技术要求。同时，考虑输电杆塔的环境及结构因素，绝缘封装的结构设计要保证装置的体积尽可能小。根据安装环境强电磁场屏蔽需求，风杯等动力模块可替换成绝缘塑料材料制作，而封装外壳可替换成高导磁率屏蔽材料圆柱形圆滑外形设计，避免外部出现带电制高点。
至此，完成了风驱式复合型自供能系统的的构建，使得该系统能够通过摩擦-电磁式复合型发电机能在一个宽风速范围里高效收集自然环境中的风能并转化为电能，经多源电能调理电路输出成传感器可利用的直流电能，实现对输电杆塔分布式传感器的供能需求。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种面向输电杆塔的风驱式复合型自供能装置，其特征在于，该装置包括风能的收集与转换装置和多源电能调理电路；
所述风能的收集与转换装置包括一个同心双转轴的摩擦-电磁式复合型发电机，用于收集风能并将其转化为交流形式的电能；所述同心双转轴的摩擦-电磁式复合型发电机包括动力装置和发电装置；所述动力装置包括两个不同长度支撑臂的风杯(1)以及不同直径大小的实心与空心联动转轴(6)；所述发电装置包括一个定子(5)和两个同轴心的转子；所述转子包括外环转子(3)和内环转子(4)；所述外环转子(3)与内环转子(4)的旋转轴重合，两者的垂直投影能刚好覆盖定子(5)；所述联动转轴(6)与风杯(1)和转子固定连接；
所述多源电能调理电路对摩擦-电磁式复合型发电机的两路交流输出进行变压、整流、滤波和储能的初步调理，然后合并成稳定的直流电能驱动负载工作。
2.根据权利要求1所述的风驱式复合型自供能装置，其特征在于，所述外环转子(3)包括转子圆环和强磁磁块(7)，通过三根辐条与中心相连；所述转子圆环为圆环形结构，其面积与定子(5)外侧环形结构相等；
所述强磁磁块(7)与定子(5)上的电磁线圈(10)的大小相当、数量相等，所有强磁磁块(7)被镶嵌并固定在外环转子(3)圆环之中，使得强磁磁块(7)的位置与电磁线圈(10)的位置一一对应，强磁磁块(7)水平放置，使其两极分别位于转子圆环的上下两侧，相邻强磁磁块(7)的极性排列相反，在外环转子(3)与定子(5)之间形成一个交替的空间磁场。
3.根据权利要求1所述的风驱式复合型自供能装置，其特征在于，所述内环转子(4)包括转子圆盘和柔性聚合物薄膜(8)；所述转子圆盘由一组放射状分布的扇形结构组成，扇形面积与定子(5)内侧的扇形电极面积相等；
所述柔性聚合物薄膜(8)呈扇形，其面积比转子圆盘的扇形结构稍大；将薄膜两侧被分别固定在转子圆盘每个扇形结构的边缘，使薄膜的中部自然向下拱起并与定子电极接触，再通过调整内环转子(4)与定子(5)之间的距离，使每张薄膜拱起的部分能刚好完全覆盖一个扇形定子电极，而不与相邻电极发生接触。
4.根据权利要求1所述的风驱式复合型自供能装置，其特征在于，所述定子(5)包括内侧圆形的摩擦纳米发电机部分与外侧环形的电磁线圈部分；
所述外侧环形的电磁线圈部分在定子(5)外侧的环形区域有多组呈圆心对称分布的方形电磁线圈(10)，所述电磁线圈(10)被镶嵌并固定在定子上，使得所有的电磁线圈(10)的几何中心处于同一个圆周，相邻电磁线圈(10)之间等距离排列，所有电磁线圈(10)依次反向串联形成复合型发电机的一路输出。
5.根据权利要求4所述的风驱式复合型自供能装置，其特征在于，所述摩擦纳米发电机部分为一组粘贴在定子(5)圆形区域上表面的电极网络组成；所述电极网络由若干同等大小的扇形单元组成，彼此相邻的扇形单元具有相反的电极性，属于摩擦纳米发电机的不同电极；相对的，彼此相间的扇形单元则拥有相同的电极性，它们各自在一侧的辐条连接下彼此并联，共同组成摩擦纳米发电机的一个电极，通过两根导线将两个电极引出，形成复合型发电机的另一路输出。
6.根据权利要求1所述的风驱式复合型自供能装置，其特征在于，所述联动转轴(6)由一个直径较小的实心旋转轴和一个内径比实心旋转轴稍大的空心旋转轴组成，使得实心旋转轴能自由地穿透空心旋转轴的内部，形成一个同轴心的双旋转轴结构；所述实心旋转轴连接支撑臂较长的风杯以及内环转子(4)；相应的，空心旋转轴连接支撑臂较短的风杯以及外环转子(3)；两个旋转轴均被绝缘轴承固定在摩擦-电磁式复合型发电机的封装外壳(2)顶部，使得风杯(1)和转子能在联动转轴(6)的支撑下自由旋转。
7.根据权利要求1所述的风驱式复合型自供能装置，其特征在于，所述多源电能调理电路包括：低频变压器，用于将线圈之间交流电压放大到调理电路所需的工作电压；整流桥，用以将复合式发电机的两路交流电能转化为直流电能；电容器，用以储存直流电能并滤波；以及稳压器，用于将储存的直流电能以稳定的电压输出给传感器终端。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的风驱式复合型自供能装置，其特征在于，该装置还包括封装外壳(2)，用于对摩擦-电磁式复合型发电机的封装，以及对多源电能调理电路的封装。
9.根据权利要求8所述的风驱式复合型自供能装置，其特征在于，所述摩擦-电磁式复合发电机的封装外壳(2)为圆筒形密闭结构，用于隔绝外接环境污染并保护摩擦-电磁式复合发电机，同时也起到物理支撑的作用；所述多源电能调理电路的封装被固定于复合型发电机圆柱形封装壳体的外侧，其四周引出三对电气接口，分别连接复合型发电机的摩擦电部分与电磁部分两路电能输入，以及一路为传感器件供能的输出。
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