一种输电线振动能量收集装置的制作方法

本发明涉及新能源开发，尤其涉及一种输电线振动能量收集装置。

背景技术：

1、智能电网在现代社会中起着至关重要的作用，电力传输系统是电网的重要组成部分之一，它主要承载电能的传输，电网中电力传输系统的潜在缺陷或不可预见的故障可能会导致停电和事故，因此，在线监测和故障诊断技术是保证输电线路安全可靠运行的必要手段。

2、输电线路在线监测的实现依赖于有限能量分布在大范围、复杂区域的传感器网络的发展，这些传感器可以实现互联和人机交互的目的。然而，随着传感器数量的大量增加，如何给这些传感器进行供电成为瓶颈，也制约了输电线路长期传感要求的实现。

3、传统的用于监测输电线路状况的传感器包括电池供电、太阳能供电及感应供电，但同时也暴露处设备寿命有限、环境污染严重、可维护性低等问题。

4、随着近些年来摩擦纳米发电机的发展，静电感应式发电技术因其具有较好的输出特性逐渐被广泛应用，该技术主要依赖于驻极体材料，驻极体材料是一种具有保存电荷能力的材料，驻极体材料在受到强外电场的作用后其表面被极化，产生的极化电荷在电场较小的时候仍能在很长时间内保持电荷。此外，驻极体在被极化后其表面可以同时保留偶极电荷。以上的一些特性，为驻极体材料的图形化充电和更有效的充电方案研究提供了可能。

5、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明提供了一种输电线振动能量收集装置，从而有效解决背景技术中的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种输电线振动能量收集装置，包括：

3、配重块，所述配重块套设于输电线外，所述配重块为空心柱形结构；

4、壳体，所述壳体套设于所述配重块外，所述壳体形状与所述配重块对应设置；

5、若干第一弹性发电单元和第二弹性发电单元，若干所述第一弹性发电单元设置于所述配重块与输电线之间，且以所述输电线为中心呈辐射状，若干所述第二弹性发电单元设置于所述配重块与所述壳体之间，且以所述配重块为中心呈辐射状，所述第一弹性发电单元和第二弹性发电单元为底电极与对电极交叉折叠形成的弹性结构；

6、电路模块，所述电路模块设置于所述壳体内，且与若干所述第一弹性发电单元和第二弹性发电单元电连接，对电能进行处理及输出。

7、进一步地，输电线外固定设置有接线瓦，所述第一弹性发电单元其中一端与所述接线瓦外壁固定连接，另一端与所述配重块内壁固定连接。

8、进一步地，所述接线瓦包括若干安装块，若干所述安装块组合构成圆柱形，包裹于输电线外壁。

9、进一步地，所述接线瓦在输电线长度延伸方向的两端分别设置有限位块，两所述限位块穿过输电线，对所述接线瓦的两端进行限位。

10、进一步地，所述接线瓦外半径为r1，所述配重块内壁半径为r2，所述配重块外壁半径为r3，所述壳体的内壁半径为r4，所述第一弹性发电单元和第二弹性发电单元压缩后的最小长度为l1，拉伸后的最大长度为l2；各尺寸关系为：

11、

12、进一步地，所述底电极和对电极分别为条形反复折叠结构，且相互垂直交叉组成所述第一弹性发电单元和第二弹性发电单元。

13、进一步地，所述底电极为电镀铜薄片、聚铣亚胺和电镀铜薄片构成的三层结构；

14、所述对电极为驻极体薄膜、电镀铜薄片、聚铣亚胺、电镀铜薄片和驻极体薄膜构成的五层结构。

15、进一步地，所述驻极体薄膜通过派瑞林parylene、特氟龙teflon或二氧化硅制备而成，且通过电晕极化为所述驻极体薄膜充上预置电荷，形成表面偏置电压。

16、进一步地，所述配重块由聚甲基丙烯酸甲酯或abs塑料制成，且能在所述壳体与输电线之间的空间内进行周向运动。

17、进一步地，所述壳体由聚乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种材料制备而成。

18、进一步地，所述配重块和壳体分别包括两半圆柱体，两所述半圆柱体可拆卸固定连接，构成所述配重块和壳体。

19、进一步地，所述限位块为柔性材料，由硅酸凝胶、橡胶中的一种或多种材料制成。

20、进一步地，所述壳体外设置有若干薄膜太阳能电池，若干所述薄膜太阳能电池沿所述壳体外壁阵列排布，且与所述电路模块电连接。

21、进一步地，若干所述第一弹性发电单元、第二弹性发电单元和薄膜太阳能电池分别通过串联或并联组成线性发电网络。

22、进一步地，所述电路模块包括电源管理模块和无线通信模块，所述电源管理模块对电能进行处理并输出至传感器或进行储存，所述无线通信模块与外界进行通信；

23、所述电源管理模块包括整流器，每个所述第一弹性发电单元和第二弹性发电单元分别设置有一所述整流器，所述底电极和对电极引出导线作为交流输出口，经过所述整流器整流后，每个所述整流器输出端的正负接口依次串联。

24、本发明的有益效果为：本发明通过设置配重块、壳体、第一弹性发电单元和第二弹性发电单元和电路模块，位于壳体与输电线之间的空间内的配重块一直处于不稳定的状态，当输电线由于风能产生振动时，配重块会在空间内进行运动，带动第一弹性发电单元和第二弹性发电单元产生不同程度的伸缩变化，进而由静电感应产生高额的输出电压，多个第一弹性发电单元和第二弹性发电单元的输出电压经过处理后，具有高额的总输出电压，从而将机械能转化为电能，能量捕获效率高，提高能量的转化效率，且振动能量收集装置具有体积轻、紧凑、节能环保、可收集多个方向的振动能量、发电效率高、使用寿命长等优点，能够对输电线在线监测和故障诊断的传感器进行功能，保证输电线路安全可靠运行。

技术特征：

1.一种输电线振动能量收集装置，包括配重块、壳体与电路模块，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的输电线振动能量收集装置，其特征在于，输电线外固定设置有接线瓦，所述第一弹性发电单元其中一端与所述接线瓦外壁固定连接，另一端与所述配重块内壁固定连接。

3.根据权利要求2所述的输电线振动能量收集装置，其特征在于，所述接线瓦包括若干安装块，若干所述安装块组合构成圆柱形，包裹于输电线外壁。

4.根据权利要求3所述的输电线振动能量收集装置，其特征在于，所述接线瓦在输电线长度延伸方向的两端分别设置有限位块，两所述限位块穿过输电线，对所述接线瓦的两端进行限位。

5.根据权利要求2所述的输电线振动能量收集装置，其特征在于，所述接线瓦外半径为r1，所述配重块内壁半径为r2，所述配重块外壁半径为r3，所述壳体的内壁半径为r4，所述第一弹性发电单元和第二弹性发电单元压缩后的最小长度为l1，拉伸后的最大长度为l2；各尺寸关系为：

6.根据权利要求1所述的输电线振动能量收集装置，其特征在于，所述底电极和对电极分别为条形反复折叠结构，且相互垂直交叉组成所述第一弹性发电单元和第二弹性发电单元。

7.根据权利要求6所述的输电线振动能量收集装置，其特征在于，所述底电极为电镀铜薄片、聚铣亚胺和电镀铜薄片构成的三层结构；

8.根据权利要求7所述的输电线振动能量收集装置，其特征在于，所述驻极体薄膜通过派瑞林parylene、特氟龙teflon或二氧化硅制备而成，且通过电晕极化为所述驻极体薄膜充上预置电荷，形成表面偏置电压。

9.根据权利要求1所述的输电线振动能量收集装置，其特征在于，所述配重块由聚甲基丙烯酸甲酯或abs塑料制成，且能在所述壳体与输电线之间的空间内进行周向运动。

10.根据权利要求1所述的输电线振动能量收集装置，其特征在于，所述壳体由聚乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种材料制备而成。

11.根据权利要求10所述的输电线振动能量收集装置，其特征在于，所述配重块和壳体分别包括两半圆柱体，两所述半圆柱体可拆卸固定连接，构成所述配重块和壳体。

12.根据权利要求1所述的输电线振动能量收集装置，其特征在于，所述限位块为柔性材料，由硅酸凝胶、橡胶中的一种或多种材料制成。

13.根据权利要求1所述的输电线振动能量收集装置，其特征在于，所述壳体外设置有若干薄膜太阳能电池，若干所述薄膜太阳能电池沿所述壳体外壁阵列排布，且与所述电路模块电连接。

14.根据权利要求13所述的输电线振动能量收集装置，其特征在于，若干所述第一弹性发电单元、第二弹性发电单元和薄膜太阳能电池分别通过串联或并联组成线性发电网络。

15.根据权利要求1所述的输电线振动能量收集装置，其特征在于，所述电路模块包括电源管理模块和无线通信模块，所述电源管理模块对电能进行处理并输出至传感器或进行储存，所述无线通信模块与外界进行通信；

技术总结
本发明涉及新能源开发技术领域，尤其涉及一种输电线振动能量收集装置，包括：配重块，配重块套设于输电线外，配重块为空心柱形结构；壳体，壳体套设于配重块外，壳体形状与配重块对应设置；若干第一弹性发电单元和第二弹性发电单元，若干第一弹性发电单元设置于配重块与输电线之间，且以输电线为中心呈辐射状，若干第二弹性发电单元设置于配重块与壳体之间，且以配重块为中心呈辐射状，第一弹性发电单元和第二弹性发电单元为底电极与对电极交叉折叠形成的弹性结构；电路模块，电路模块设置于壳体内，且与若干第一弹性发电单元和第二弹性发电单元电连接，对电能进行处理及输出。本发明中，能量捕获效率高，保证输电线路安全可靠运行。

技术研发人员：路永玲,王真,张子阳,胡成博,杨景刚,孙蓉,贾骏,付慧,李双伟,刘子全,朱雪琼,薛海,刘征宇
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11