CN114070130B - 一种复合式低频能量收集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及能量转换装置领域，公开一种复合式低频能量收集装置，包括：具有容纳腔的壳体，壳体包括底壳以及相对设置的第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁和第二侧壁沿第一方向设置在底壳；位于容纳腔内的滑块，滑块沿第二方向往复运动且与底壳的表面接触，第一方向与第二方向垂直；底壳朝向滑块的一侧具有摩擦区域，滑块的滑动范围小于等于摩擦区域，底壳的摩擦区域设置有第一摩擦层，滑块朝向底壳的一侧设置有第二摩擦层，当滑块滑动时，第一摩擦层与第二摩擦层接触摩擦；沿第一方向分别设置在滑块两侧的第一磁性件，第一磁性件随滑块沿第二方向往复运动；用于提高对低频能量的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及能量转换装置的技术领域，特别涉及一种复合式低频能量收集装置。
背景技术
当前能源危机正威胁着人类的生存与社会的发展，石油能源不可再生且环境污染大，开发新型可再生环境友好的能源是目前的趋势；海洋能是一种分布普遍、清洁、取之不尽用之不竭的理想能源。
目前通常通过具有复杂的液压或机械结构来收集海洋能，虽然这些海洋能设备的能量收集效率不高，但是成本高，因此必须采用其他的能量收集方法。
发明内容
本发明公开了一种复合式低频能量收集装置，用于提高对低频能量的利用率。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种复合式低频能量收集装置，包括：
具有容纳腔的壳体，所述壳体包括底壳以及相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁沿第一方向设置在所述底壳；
位于所述容纳腔内的滑块，所述滑块沿第二方向往复运动且与所述底壳的表面接触，所述第一方向与所述第二方向垂直；所述底壳朝向所述滑块的一侧具有摩擦区域，所述滑块的滑动范围小于等于所述摩擦区域，所述底壳的摩擦区域设置有第一摩擦层，所述滑块朝向所述底壳的一侧设置有第二摩擦层，当所述滑块滑动时，所述第一摩擦层与所述第二摩擦层接触摩擦；
沿所述第一方向分别设置在所述滑块两侧的第一磁性件，所述第一磁性件随所述滑块沿所述第二方向往复运动；
沿第一方向设置在所述第一侧壁背离所述容纳腔的一侧的第一悬臂梁，设置在所述第二侧壁背离所述容纳腔的一侧的第二悬臂梁，所述第一悬臂梁的自由端设置有第二磁性件，所述第一悬臂梁设置有压电片，所述第二悬臂梁的自由端设置有第三磁性件，所述第二悬臂梁设置有压电片；所述第一磁性件与所述第二磁性件配合产生以使所述第一悬臂梁自由端运动的作用力，所述第一磁性件与所述第三磁性件配合产生以使所述第二悬臂梁自由端运动的作用力；
设置在所述第一侧壁上的第一线圈，沿所述第一方向，所述第一线圈覆盖所述第一磁性件；设置在所述第二侧壁上的第二线圈，沿所述第一方向，所述第二线圈覆盖所述第一磁性件。
在低频能量的作用下，由于第一侧壁和第二侧壁的限制，使得滑块在容纳腔内沿第二方向往复运动，并且与底壳的表面接触，在底壳的摩擦区域设置有第一摩擦层，所述滑块朝向所述底壳的一侧设置有第二摩擦层，在滑块运动时，利用了第一摩擦层和第二摩擦层对电子束缚能力不同的特性，第一摩擦层与第二摩擦层相互摩擦得失电子而产生电流。
沿第一方向分别设置在滑块两侧的第一磁性件，第一磁性件随滑块沿第二方向往复运动，沿第一方向设置在第一侧壁背离容纳腔的一侧的第一悬臂梁，设置在第二侧壁背离容纳腔的一侧的第二悬臂梁，第一悬臂梁的自由端设置有第二磁性件，第一悬臂梁设置有压电片，第二悬臂梁的自由端设置有第三磁性件，第二悬臂梁设置有压电片；第一磁性件与第二磁性件配合产生以使第一悬臂梁自由端运动的作用力，第一磁性件与第三磁性件配合产生以使第二悬臂梁自由端运动的作用力；当滑块滑动过程中，滑块上的第一磁性件在靠近或远离第一悬臂梁的自由端和第二悬臂梁的自由端时，由于第一磁性件和第二磁性件排斥的磁力的作用下，将会使第一悬臂梁受到振动，同样由于第一磁性件和第三磁性件排斥的磁力的作用下，将会使第二悬臂梁受到振动，悬臂梁的自由端发生高频的受迫运动时，将会带动在悬臂梁上的压电片一起产生形变，由于压电片是一种能够实现机械能与电能相互转化的结构，因此当压电片受到压力产生形变时，将会在压电片的两侧产生电荷，由此将机械能转换为电能进行收集。
在第一侧壁上设置有第一线圈，在第二侧壁上设置有第二线圈，且沿第一方向，第一线圈覆盖第一磁性件，第二线圈覆盖第二磁性件，在滑块的往复运动的过程中，第一磁性件与第二磁性件之间的磁通量是变化的，第一磁性件与第三磁性件之间的磁通量也是变化的，由此第一线圈在单位时间内通过的磁通量发生改变，第二线圈在单位时间内通过的磁通量也发生改变，第一线圈和第二线圈产生电流。
通过将上述三种发电方式集成在本发明实施例提供的复合式低频能量收集装置中，使得波浪能这种低频能量利用更充分，并通过悬臂梁结构实现低频振动转化为高频振动，从而实现压电片发电和线圈发电，使其更适合于低频能量的采集；由此进一步地提升了本发明实施例提供的复合式低频能量收集装置采集类似于海浪能等低频能量的效率。
可选地，所述底壳为弧形结构，所述滑块为与所述底壳形状匹配的弧形结构。
可选地，所述底壳的圆心角为80°-270°；和/或，所述滑块圆心角为22°-60°，所述滑块的质量为10g-500g。
可选地，还包括沿第一方向设置在所述第一侧壁背离所述容纳腔的一侧的第三侧壁，且所述第一侧壁与所述第三侧壁之间具有安装空间，设置在所述第二侧壁背离所述容纳腔的一侧的第四侧壁，所述第二侧壁与所述第四侧壁之间具有安装空间；
所述第三侧壁和所述第四侧壁均形成有开口朝向所述底壳的安装槽，所述第一悬臂梁位于所述安装槽内且沿所述安装槽的深度方向延长，所述第一悬臂梁一端与所述第三侧壁连接以形成所述悬臂梁的固定端，所述第一悬臂梁自由端朝向所述安装槽的开口；
所述第二悬臂梁位于所述安装槽内且沿所述安装槽的深度方向延长，所述第二悬臂梁一端与所述第四侧壁连接以形成所述悬臂梁的固定端，所述第二悬臂梁自由端朝向所述安装槽的开口。
可选地，所述第一摩擦层包括沿其自身厚度方向依次层叠设置的第一摩擦介质层和第一导电层；
所述第二摩擦层包括沿其自身厚度方向依次层叠设置的第二摩擦介质层和第二导电层；
所述第一摩擦介质层与所述第二摩擦介质层接触摩擦。
可选地，所述第一导电层包括至少两个电极，且任意相邻的所述电极间隔设置，优选的，所述任意相邻的两个电极之间的距离为0.5mm-3mm。
可选地，所述第一线圈和所述第二线圈均由导线盘绕形成蚊香状；
和/或，所述第一磁性件、所述第二磁性件以及所述第三磁性件的形状为圆形。
可选地，所述壳体的材料包括高分子塑料、非磁性金属或合金中的至少一种。
可选地，所述第一悬臂梁的材料包括铜、钢或塑料中的至少一种；
和/或，所述第二悬臂梁的材料包括铜、钢或塑料中的至少一种。
可选地，所述压电片的材料包括锆钛酸铅、铌酸钾钠、钛酸铋钠或钛酸钡至少一种压电材料；
和/或，所述压电片为矩形。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种复合式低频能量收集装置的立体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的复合式低频能量收集装置的俯视图；
图3为本发明实施例提供的一种复合式低频能量收集装置处于第一状态下的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种复合式低频能量收集装置处于第二状态下的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种第一摩擦层与第二摩擦层的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种压电片与悬臂梁的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种摩擦纳米发电的电压输出效率；
图8为本发明实施例提供的一种摩擦纳米发电的电流输出效率；
图9为本发明实施例提供的一种电磁发电的电压输出效率；
图10为本发明实施例提供的一种电磁发电的电流输出效率；
图11为本发明实施例提供的一种压电发电的电压输出效率；
图12为本发明实施例提供的一种压电发电的电流输出效率。
图标：1-壳体；11-底壳；111-第一摩擦层；1111-第一摩擦介质层；1112-第一导电层；12-第一侧壁；121-第一线圈；13-第二侧壁；131-第二线圈；14-容纳腔；2-滑块；21-第一磁性件；22-第二摩擦层；221-第二摩擦介质层；222-第二导电层；3-第一悬臂梁；31-第二磁性件；32-压电片；33-自由端；34-固定端；4-第二悬臂梁；41-第三磁性件；42-压电片；5-第三侧壁；6-第四侧壁；7-间隙；71-第一电极；72-第二电极。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
摩擦纳米发电机利用接触起电现象和静电感应效应，可以实现机械能与电能的相互转化，在海洋能等低频能量的收集方面显示出独特的优势。近些年来，利用摩擦纳米发电机的高电压与电磁发电机的高电流互补的摩擦电-电磁混合式发电机研究较为广泛，而摩擦电-电磁-压电三种能量形式复合的能量采集装置还少有被研究。
由于海浪能属于一种低频能量，虽然适合摩擦纳米发电机，但电磁发电机更适合高频下的环境，这极大的限制了海浪能等低频能量使用电磁发电机模块在混合式发电机中的发电效率。
因此如何提高低频能量的利用率，将低频能量的机械能更高效的转换成为电能将具体采取以下方案进行解决。
如图1至图4所示，本发明实施例提供了一种复合式低频能量收集装置，包括：
具有容纳腔14的壳体1，壳体1包括底壳11以及相对设置的第一侧壁12和第二侧壁13，第一侧壁12和第二侧壁13沿第一方向设置在底壳11；
位于容纳腔14内的滑块2，滑块2沿第二方向往复运动且与底壳11的表面接触，第一方向与第二方向垂直；底壳11朝向滑块2的一侧具有摩擦区域，滑块2的滑动范围小于等于摩擦区域，底壳11的摩擦区域设置有第一摩擦层111，滑块2朝向底壳11的一侧设置有第二摩擦层22，当滑块2滑动时，第一摩擦层111与第二摩擦层22接触摩擦；
沿第一方向分别设置在滑块2两侧的第一磁性件21，第一磁性件21随滑块2沿第二方向往复运动；
沿第一方向设置在第一侧壁12背离容纳腔14的一侧的第一悬臂梁3，设置在第二侧壁13背离容纳腔14的一侧的第二悬臂梁4，第一悬臂梁3的自由端33设置有第二磁性件31，第一悬臂梁3设置有压电片32，第二悬臂梁4的自由端设置有第三磁性件41，第二悬臂梁4设置有压电片42；第一磁性件21与第二磁性件31配合产生以使第一悬臂梁3自由端运动的作用力，第一磁性件21与第三磁性件41配合产生以使第二悬臂梁4自由端运动的作用力；
设置在第一侧壁12上的第一线圈121，第一线圈121覆盖第一磁性件21，设置在第二侧壁13上的第二线圈131，第二线圈131覆盖第一磁性件21。
需要说明的是，在低频能量的作用下，由于第一侧壁12和第二侧壁13的限制，使得滑块2在容纳腔14内沿第二方向往复运动，并且与底壳11的表面接触，在底壳11的摩擦区域设置有第一摩擦层111，滑块2朝向底壳11的一侧设置有第二摩擦层22，在滑块2运动时，第一摩擦层111与第二摩擦层22摩擦产生电荷，利用了第一摩擦层111和第二摩擦层22对电子束缚能力不同的特性，第一摩擦层111与第二摩擦层22相互摩擦得失电子而产生电流。以此形成摩擦纳米发电机模块。
沿第一方向分别设置在滑块2两侧的第一磁性件21，第一磁性件21随滑块2沿第二方向往复运动，沿第一方向设置在第一侧壁12背离容纳腔14的一侧的第一悬臂梁3，设置在第二侧壁13背离容纳腔14的一侧的第二悬臂梁4，第一悬臂梁3的自由端设置有第二磁性件31，第一悬臂梁3设置有压电片32，第二悬臂梁4的自由端设置有第三磁性件41，第二悬臂梁4设置有压电片；第一磁性件21与第二磁性件31配合产生以使第一悬臂梁3自由端运动的作用力，第一磁性件21与第三磁性件41配合产生以使第二悬臂梁4自由端运动的作用力；当滑块2滑动过程中，滑块2上的第一磁性件21在靠近或远离第一悬臂梁3的自由端和第二悬臂梁4的自由端时，由于第一磁性件21和第二磁性件31排斥的磁力的作用下，将会使第一悬臂梁3受到振动，同样由于第一磁性件21和第三磁性件41排斥的磁力的作用下，将会使第二悬臂梁4受到振动，悬臂梁的自由端发生高频的受迫运动时，将会带动在悬臂梁上的压电片一起产生形变，由于压电片是一种能够实现机械能与电能相互转化的结构，因此当压电片受到压力产生形变时，将会在压电片的两侧产生电荷，由此将机械能转换为电能进行收集；以此形成压电发电机模块。
在第一侧壁12上设置有第一线圈121，在第二侧壁13上设置有第二线圈131，且沿第一方向，第一线圈121覆盖第一磁性件21，第二线圈131覆盖第二磁性件31，在滑块2的往复运动的过程中，第一磁性件21与第二磁性件31之间的磁通量是变化的，第一磁性件21与第三磁性件41之间的磁通量也是变化的，由此第一线圈121在单位时间内通过的磁通量发生改变，第二线圈131在单位时间内通过的磁通量也发生改变，第一线圈121和第二线圈131产生电流；以此形成电磁发电机模块。
通过将上述摩擦电-电磁-压电三种发电方式集成在本发明实施例提供的复合式低频能量收集装置中，使得波浪能这种低频能量利用更充分，并通过悬臂梁结构实现低频振动转化为高频振动，从而实现压电片发电和线圈发电，使其更适合于低频能量的采集；由此进一步地提升了本发明实施例提供的复合式低频能量收集装置采集类似于海浪能等低频能量的效率。
下面以海浪为例，参照图1并结合图3和图4对本发明实施例提供的复合式低频能量收集装置的工作状态进行说明：
当本发明实施例提供的复合式低频能量收集装置放置在海水中时，平衡状态时滑块2位于摩擦区域中间(图1所示状态)，当一侧海浪涌来，复合式低频能量收集装置发生倾斜滑块2滑过中间间隙7(图3所示状态)，当海浪的后半个周期涌回时，滑块2又滑过电极间隙7到达另一侧电极(图4所示状态)，在这过程中感应出摩擦电荷，这是纳米摩擦发电机模块的工作原理。在滑块2滑动过程中，当滑块2在摩擦区域中间时，滑块2一侧的第一磁性件21与悬臂梁自由端上的第二磁性件31产生同极相斥现象，当滑块2离开中间位置时，磁性件间的磁力消失，悬臂梁自由端产生高频振动。磁性件的高频振动产生高频变化的磁场，第一线圈121和第二线圈131切割磁感线，产生感应电流，这是电磁发电机模块的工作原理。另外，悬臂梁的振动使在悬臂梁上的压电片产生机械形变，压电片也可产生相应的电压电流，这是压电发电机模块的工作原理。
在一种实施例中，壳体1的材料包括高分子塑料、非磁性金属或合金中的至少一种。
当然，底壳11一般设计成圆弧状、球形或是盒状等，滑块2为与底壳11形状匹配的结构，例如也是弧形或是单摆类结构等，根据不同应用场景需要进行选择。
继续参考图1，当底壳11的形状为圆弧状时，底壳11的圆心角为80°-270°；底壳11的圆心角优选为180°，具体地底壳11的直径可以为150mm-250mm，长为200mm-300mm，厚度为2mm-4mm，在圆弧中间部位用两块半径为90mm-110mm，厚度为2mm-4mm的亚克力板，也就是第一侧壁12和第二侧壁13隔出一个宽度为100mm-120mm的容纳腔14；在此容纳腔14区域，底壳11朝向滑块2的一侧具有摩擦区域，如图5所示，底壳11的摩擦区域设置有第一摩擦层111，具体地第一摩擦层111包括沿其自身厚度方向依次层叠设置的第一摩擦介质层1111和第一导电层1112，也就是由下至上分别贴设有第一导电层1112和第一摩擦介质层1111。所述第一导电层1112之间划开距离为0.5mm-3mm的间隙7，优选地间隙7为1mm，使得第一导电层1112包括至少两个电极，且任意相邻的所述电极间隔设置。例如，当第一导电层1112之间划开为一个间隙7时，则第一导电层1112包括第一电极71和第二电极72。
同样，与底壳11形状配合的滑块2圆心角为22°-60°，滑块2圆心角优选为45°，如果滑块2的圆心角过小，在运动过程中有纳米摩擦发电机模块输出的电流较低，而滑块2的圆心角过大，滑块2不易滑过相邻两个电极的间隙7。滑块2的质量为10g-500g，滑块2的配重优选为200g，如果滑块2的配重过小，滑块2的第二摩擦层22与底壳11的第一摩擦层111，第一摩擦层111和第二摩擦层22两摩擦层接触不好影响摩擦纳米发电机的输出，配重过大，影响滑块2的滑动。所述第二摩擦层22包括沿其自身厚度方向依次层叠设置的第二摩擦介质层221和第二导电层222；也就是说由下至上在滑块2上贴设有第一摩擦介质层1111和第二导电层222，底壳11的第一摩擦介质层1111与滑块2的第二摩擦介质层221接触摩擦。
具体地，第一摩擦层111的厚度为20μm-40μm，优选地第一摩擦层111的厚度为30μm；第二摩擦层22的厚度为20μm-40μm，优选地第二摩擦层22的厚度为30μm。第一摩擦层111和第二摩擦层22的厚度越小，越有利于电子穿过第一摩擦介质层1111和第二摩擦介质层221，越有利于电流从第一导电层1112和第二导电层222的输出。
例如，第一摩擦介质层1111的材料包括聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、对苯二甲酸乙二酯(PET)或聚酰亚胺(PI)中的至少一种易得电子的材料。例如，第二摩擦介质层221的材料包括尼龙或铜中的至少一种易失电子的材料。
本发明实施例提供的一种摩擦纳米发电还包括沿第一方向设置在第一侧壁12背离容纳腔14的一侧的第三侧壁5，且第一侧壁12与第三侧壁5之间具有安装空间，设置在第二侧壁13背离容纳腔14的一侧的第四侧壁6，第二侧壁13与第四侧壁6之间具有安装空间；
第三侧壁5和第四侧壁6均形成有开口朝向底壳11的安装槽，第一悬臂梁3位于安装槽内且沿安装槽的深度方向延长，第一悬臂梁3一端与第三侧壁5连接以形成悬臂梁的固定端，第一悬臂梁3自由端朝向安装槽的开口；
第二悬臂梁4位于安装槽内且沿安装槽的深度方向延长，第二悬臂梁4一端与第四侧壁6连接以形成悬臂梁的固定端，第二悬臂梁4自由端朝向安装槽的开口。
例如，第一悬臂梁3和第二悬臂梁4的固定端可以通过螺丝分别固定在第三侧壁5和第四侧壁6的上部。并且为了保证第一悬臂梁3和第二悬臂梁4的运动，安装槽的尺寸是大于悬臂梁的尺寸的。
当然，底壳11的形状是圆弧状，则安装在底壳11上的第三侧壁5和第四侧壁6为半圆型。
在一种具体地实施例中，第一线圈121的匝数为1800匝-2200匝，优选地第一线圈121的匝数为2000匝，第二线圈131的匝数为1800匝-2200匝，优选地第二线圈131的匝数为2000匝。
具体地，第一线圈121和所述第二线圈131均由导线盘绕形成蚊香状，所述第一线圈121的直径为20mm-40mm，优选地第一线圈121的直径为30mm；所述第二线圈131的直径为20mm-40mm，优选地第二线圈131的直径为30mm；
和/或，所述第一线圈121的厚度为4mm-6mm，优选地，第一线圈121的厚度为5mm，所述第二线圈131的厚度为4mm-6mm，优选地第二线圈131的厚度为5mm。
可选地，第一磁性件21、所述第二磁性件31以及所述第三磁性件41的形状为圆形，所述第一磁性件21、所述第二磁性件31以及所述第三磁性件41的直径均为15mm-25mm；
和/或，所述第一磁性件21、所述第二磁性件31以及所述第三磁性件41的厚度均为1mm-3mm。
第一磁性件21、第二磁性件31以及第三磁性件41均可以为磁铁，具体地，磁铁的材料包括钕铁硼磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁或铁氧体永磁体中的至少一种。
例如，第一悬臂梁3长度为60mm-90mm，第一悬臂梁3优选长度为80mm；所述第二悬臂梁4的长度为60mm-90mm，第二悬臂梁4优选长度为80mm；悬臂梁长度过短摆动持续时间小；悬臂梁长度过长，摆动频率低。
和/或，所述第一悬臂梁3的宽度为15mm-25mm，所述第二悬臂梁4的宽度为15mm-25mm；
和/或，所述第一悬臂梁3的厚度为0.1mm-0.3mm，所述第二悬臂梁4的厚度为0.1mm-0.3mm。
可选地，所述第一悬臂梁3和的材料包括铜、钢或塑料中的至少一种，所述第二悬臂梁4的材料包括铜、钢或塑料中的至少一种。
可选地，压电片的材料包括锆钛酸铅(PZT)、铌酸钾钠(KNN)、钛酸铋钠(BNT)或钛酸钡(BT)至少一种压电材料。压电片优选材料为PZT压电陶瓷，PZT压电陶瓷是目前性能最优异的压电陶瓷，也可使用无铅压电陶瓷，对环境友好。
在悬臂梁的靠近固定端的位置贴设有压电片，所述压电片为矩形，所述压电片的长度为25mm-35mm，优选地压电片的长度为30mm；
和/或，所述压电片的宽度为20mm-30mm，优选地压电片的宽度为25mm；
和/或，所述压电片的厚度为0.1mm-0.2mm，优选地压电片的厚度为0.2mm。
如图6所示，压电片32位于第一悬臂梁3的固定端34，由于在第一磁性件21和第二磁性件31的磁力作用下，第一悬臂梁3的自由端33受到磁力的作用而振动，将会带动位于靠近第一悬臂梁3固定端34的压电片32一起产生形变，由此通过压电片将机械能转换为电能进行收集。
如图7-图12，为本发明实施例提供的一种摩擦纳米发电的电压输出效率；图8为本发明实施例提供的一种摩擦纳米发电的电流输出效率；图9为本发明实施例提供的一种电磁发电的电压输出效率；图10为本发明实施例提供的一种电磁发电的电流输出效率；图11为本发明实施例提供的一种压电发电的电压输出效率；图12为本发明实施例提供的一种压电发电的电流输出效率。
本发明实施例提供的复合式低频能量收集装置在收集海洋能的同时，可以利用自身应用场景搭载能量管理和存储装置存储电能，且安装方便易于管理。此外，一方面可以和传感等技术模块组合实现自驱动海洋资源开发、海洋监测以及航海安全导航等功能进而实现整个能量收集装置的多功能化。另一方面可以通过组网的形式实现为陆地供电。同时也为进一步整合太阳电池、风力发电等辅助能量收集技术提供可能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (11)
1.一种复合式低频能量收集装置，其特征在于，包括：
具有容纳腔的壳体，所述壳体包括底壳以及相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁沿第一方向设置在所述底壳；
位于所述容纳腔内的滑块，所述滑块沿第二方向往复运动且与所述底壳的表面接触，所述第一方向与所述第二方向垂直；所述底壳朝向所述滑块的一侧具有摩擦区域，所述滑块的滑动范围小于等于所述摩擦区域，所述底壳的摩擦区域设置有第一摩擦层，所述滑块朝向所述底壳的一侧设置有第二摩擦层，当所述滑块滑动时，所述第一摩擦层与所述第二摩擦层接触摩擦；
沿所述第一方向分别设置在所述滑块两侧的第一磁性件，所述第一磁性件随所述滑块沿所述第二方向往复运动；
沿第一方向设置在所述第一侧壁背离所述容纳腔的一侧的第一悬臂梁，设置在所述第二侧壁背离所述容纳腔的一侧的第二悬臂梁，所述第一悬臂梁的自由端设置有第二磁性件，所述第一悬臂梁设置有压电片，所述第二悬臂梁的自由端设置有第三磁性件，所述第二悬臂梁设置有压电片；所述第一磁性件与所述第二磁性件配合产生以使所述第一悬臂梁自由端运动的作用力，所述第一磁性件与所述第三磁性件配合产生以使所述第二悬臂梁自由端运动的作用力；
设置在所述第一侧壁上的第一线圈，沿所述第一方向，所述第一线圈覆盖所述第一磁性件；设置在所述第二侧壁上的第二线圈，沿所述第一方向，所述第二线圈覆盖所述第一磁性件。
2.根据权利要求1所述的复合式低频能量收集装置，其特征在于，所述底壳为弧形结构，所述滑块为与所述底壳形状匹配的弧形结构。
3.根据权利要求1或2所述的复合式低频能量收集装置，其特征在于，所述底壳的圆心角为80°-270°；和/或，所述滑块圆心角为22°-60°，所述滑块的质量为10g-500g。
4.根据权利要求1或2所述的复合式低频能量收集装置，其特征在于，还包括沿第一方向设置在所述第一侧壁背离所述容纳腔的一侧的第三侧壁，且所述第一侧壁与所述第三侧壁之间具有安装空间，设置在所述第二侧壁背离所述容纳腔的一侧的第四侧壁，所述第二侧壁与所述第四侧壁之间具有安装空间；
所述第三侧壁和所述第四侧壁均形成有开口朝向所述底壳的安装槽，所述第一悬臂梁位于所述安装槽内且沿所述安装槽的深度方向延长，所述第一悬臂梁一端与所述第三侧壁连接以形成所述悬臂梁的固定端，所述第一悬臂梁自由端朝向所述安装槽的开口；
所述第二悬臂梁位于所述安装槽内且沿所述安装槽的深度方向延长，所述第二悬臂梁一端与所述第四侧壁连接以形成所述悬臂梁的固定端，所述第二悬臂梁自由端朝向所述安装槽的开口。
5.根据权利要求1所述的复合式低频能量收集装置，其特征在于，所述第一摩擦层包括沿其自身厚度方向依次层叠设置的第一摩擦介质层和第一导电层；
所述第二摩擦层包括沿其自身厚度方向依次层叠设置的第二摩擦介质层和第二导电层；
所述第一摩擦介质层与所述第二摩擦介质层接触摩擦。
6.根据权利要求5所述的复合式低频能量收集装置，其特征在于，所述第一导电层包括至少两个电极，且任意相邻的所述电极间隔设置。
7.根据权利要求6所述的复合式低频能量收集装置，其特征在于，任意相邻的两个所述电极之间的距离为0.5mm-3mm。
8.根据权利要求1所述的复合式低频能量收集装置，其特征在于，所述第一线圈和所述第二线圈均由导线盘绕形成蚊香状；
和/或，所述第一磁性件、所述第二磁性件以及所述第三磁性件的形状为圆形。
9.根据权利要求1所述的复合式低频能量收集装置，其特征在于，所述壳体的材料包括高分子塑料、非磁性金属或合金中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的复合式低频能量收集装置，其特征在于，所述第一悬臂梁的材料包括铜、钢或塑料中的至少一种；
和/或，所述第二悬臂梁的材料包括铜、钢或塑料中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的复合式低频能量收集装置，其特征在于，所述压电片的材料包括锆钛酸铅、铌酸钾钠、钛酸铋钠或钛酸钡至少一种压电材料；
和/或，所述压电片为矩形。
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