一种低能耗的自循环发电机的制作方法

本发明涉及发电机技术，具体涉及一种低能耗的自循环发电机。

背景技术：

1、石化燃料是目前我们能量的主要来源，包括有煤炭、石油、天然气、油页岩、沥青砂等。其来源为靠近海岸的微生物或动植物残骸，大量淤积在海底，经过地壳的变动逐渐被埋藏在地底下，经过细菌的分解及长期在高压、高温的作用下，产生了化学变化而变成构造复杂的碳氢化合物，也就形成了石化燃料。人们利用石化能源石油、煤炭、天然气转换成热能、电能、机械能实现人类文明的现代化工农业生产建设。但是也给环境带来了不同程度的污染。而且，随着工农业现代化的飞速发展而大量开采挖掘石化资源，已使它面临到枯竭的危险红线。

2、目前，公知的发电机组多是用风力、火力、水力、柴油等做动力驱动与发电机组支架连接或者通过齿轮变速箱为传动方式实现发电的，其对初始能量提供所需要的建厂条件复杂、投资成本高，建设周期长，而且对环境的要求高，如水力发电站，严重制约了电力事业的高速发展，现今世界各国的研究人员多注重这些发电机的大功率、高精密控制，提高发电效率等方面的技术开发创新，而对驱动力方面的创新则不够，现今虽然有通过磁动能的方式实现磁动力或发电机组的技术，但是上述技术还不够成熟，其主要的缺陷在于动力如何更好的进行自动分配，而且动力补偿性能低；其次，现有的技术中整个发电机组的结构设计不合理，导致其磁动能的性能发挥不够高。

3、为了解决上述技术问题，申请号为201710096255.6的中国发明公开了高效永磁动能(轮)自循环发电机组，包括起动电机、动力分配箱、高强永磁动力旋转装置以及发电机，所述起动电机通过联轴器与所述动力分配箱连接，所述动力分配箱通过联轴器与所述高强永磁动力旋转装置连接，所述发电机通过联轴器连接减速箱，所述减速箱通过联轴器与所述动力分配箱连接；该发电机组增加了动力分配箱，使得整个结构更加合理、完善、实用，能够促进磁动能发挥出更大的效能。

4、上述现有技术虽然能满足一定的技术效果，该发电机组增加了动力分配箱，使得整个结构更加合理、完善、实用，能够促进磁动能发挥出更大的效能。但是，在具体应用过程中结构设计复杂，增加了制造的复杂性，信号处理算法复杂。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种低能耗的自循环发电机，以解决现有技术中的上述不足之处。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低能耗的自循环发电机，包括：

3、定子，所述定子为电机静止不动的部分，其组成部分包括铁芯、机座、线圈；

4、转子，所述定子为发电机的转动部分，由导电的转子绕组、导磁的铁心以及转子轴伸、护环、中心环和风扇组成；

5、发电机电压输出特性检测模块，所述发电机电压输出特性检测模块与发电机输出端连接，并实时检测发电机电压输出特性数据；

6、实验数据分析模块，所述实验数据分析模块用于接收发电机电压输出特性检测模块检测的发电机电压输出特性数据，并进行数据分析。

7、进一步地，所述定子具体制造过程如下：

8、a1，开料，将表面镀有35μm厚度铜的pet膜裁剪成直径为65mm的圆形；

9、a2，前处理清洗，去除铜面氧化和增加铜面的粗糙度，增加光致抗蚀膜与铜面的附着力，将光致抗蚀膜粘贴在铜的表面，作为图形转移的胶片；

10、a3，对位曝光，将菲林对准已贴好光致抗蚀膜的pet膜对应的定位孔上，保证菲林图形与板面重合，将菲林图形通过光成像原理转移至光致抗蚀膜上，通过曝光光源将径向阵列电极和阿基米德螺旋电极结构形状，照射到光致抗蚀膜上，使之感光，被光照射的光致抗蚀膜会形成保护层，未被照射到的光致抗蚀膜不会形成保护层，在显影工序会被显影掉，露出待刻蚀的铜；

11、a4，显影，将线路图形未曝光的区域通过显影液显影掉，留下已曝光区域的光致抗蚀膜图形；

12、a5，蚀刻，将线路图形显影后露出铜面的区域通过刻蚀液腐蚀掉，留下光致抗蚀膜覆盖的图形部分，通过剥离药液，将蚀刻后的光致抗蚀膜剥离，露出铜，即为所需要的径向阵列电极和阿基米德螺旋电极结构；

13、a6，热压合，在铜箔线路上，覆盖一层厚度为25μm的pet膜，经过高温高压将两者压合成一个整体，避免电极氧化和短路，同时起到避免滑动部分与电极结构直接摩擦，提高dm-teng的适应性的效果。

14、进一步地，所述转子具体制造过程为，使用激光切割的方法获得ptfe滑块，使用双面胶将ptfe滑块粘贴在厚度为1mm，直径为65mm的圆形亚克力板上，所述ptfe滑块表面采用砂纸打磨。

15、进一步地，所述径向阵列电极的工作原理为径向阵列电极初始状态下，ptfe薄膜与电极1重合，外电路中没有电流流动；受关节旋转运动的作用，ptfe薄膜从电极1向电极2滑动直至与电极2重合时，静电感应产生由电极1向电极2的电流；随着ptfe薄膜进一步旋转，ptfe薄膜与电极2重叠，此时电极1上的正电荷完全转移到电极2上；当ptfe薄膜从电极2向电极1滑动直至与电极1重合时，静电感应产生由电极2向电极1的电流；随着ptfe薄膜沿着一个方向不断滑动时，会在外电路产生周期性的电信号。

16、进一步地，所述阿基米德螺旋电极的工作原理为阿基米德螺旋电极初始状态下ptfe薄膜与电极3的重合面积最大，外电路中没有电流流动；当关节逆时针转动时，ptfe薄膜与电极3的重合面积逐渐减少，静电感应产生由地面向电极3的电流；当关节逆时针转动时，ptfe薄膜与电极3的重合面积逐渐增加，静电感应产生由电极3向地面的电流。

17、进一步地，所述发电机电压输出特性检测模块的具体工作步骤为：

18、b1，首先建立dm-teng运动学模型简图和径向阵列电极开路状态下摩擦层电荷分布图；

19、b2，定义θ为转子的转动角度，α1为径向阵列电极1和电极2的中心角，α2为阿基米德螺旋电极3对应的ptfe薄膜的中心角，γ为电极1和电极2之间间隙的中心角，ptfe薄膜与电极3重叠部分的面积为s3，sg为阿基米德螺旋电极的表面积，sg为阿基米德螺线、圆和线段围成的面积，x1和x2为阿基米德螺线与x轴正半轴的交点；

20、b3，阿基米德螺旋电极的表面积sg为阿基米德螺线ρ1、圆ρ2和线段θ0围成的面积，阿基米德螺线ρ1、圆ρ2和线段θ0的极坐标方程可表示如下；

21、ρ1＝a+b(θa+2π)(0≤θa≤1.5π

22、ρ2＝x2

23、θ0＝0(x1≤ρ3≤x2)；

24、b4，定义pet薄膜表面的电荷密度为σpet，ptfe薄膜表面的电荷密度为-σpet，根据电荷守恒原理，开路状态下电极1和电极2的总电荷量为零，忽略电极1和电极2之间的间隔，独立层与电极1、电极2和电极3重叠部分的电荷密度可以分别表示为：

25、

26、

27、

28、b5，由高斯定理可得，独立层与电极1、电极2和电极3重叠部分介电层的内电场可以分别表示为：

29、

30、

31、

32、其中ε0为真空介电常数，εr为相对介电常数，此时电极1和电极2之间的电势差为：

33、

34、b6，此时ptfe薄膜和电极3之间的电势差为：

35、

36、b7，当ptfe薄膜与电极1和电极2完全对齐时，两种状态下电极1和电极2之间的电势差分别为：

37、

38、

39、其中当ptfe薄膜从与电极1对齐，转过α1+γ时，ptfe薄膜与电极2对齐，电压值从峰值移动到谷值；

40、b8，ptfe薄膜与电极3重叠部分的面积s3可表示如下：

41、

42、其中ptfe薄膜与电极3重叠部分的面积s3对转子的转动角度θα的导数可表示如下：

43、

44、进一步地，所述实验数据分析模块的具体工作步骤包括：

45、c1，数据整合，用于将多台发电机数据进行数据整合；

46、c2，数据抽取，用于抽取数据整合后的多源发电机数据；

47、c3，数据特征提取，用于提取抽取完成的发电机数据的数据特征；

48、c4，重要信息提取，用于提取符合数据特征的发电机数据中含有的重要信息；

49、c5，信息评价，用于评价重要信息的重要程度；

50、c6，信息重要程度建模，根据信息评价的信息的重要程度设置对应参数的建模比重。

51、进一步地，所述信息评价的具体方法为：

52、d1，对不同数据源的同一特征序列的趋势项进行归一化(0-1)和降采样处理，特征序列的趋势项经过归一化和降采样处理后变为降采样处理的主要计算公式如下：

53、m＝k/f，

54、g(f)＝(roundup(f×m)-roundup((f-1)×m)+1)，

55、

56、其中：f表示将的时间长度平均分成f个区间，同时也是将采样后特征值的总个数；m表示每个区间的长度且不取整；rounduo(*)为向上取整函数；g(f)表示第f个区间的长度；表示第f个区间降采样后特征的取值，表示第i个来源数据的第r个特征序列，经指数加权移动平滑处理后的趋势项为

57、d2，对不同来源数据的同一特征序列之间的相关性进行计算，计算同一特征序列在两两轴承之间的相关性值具体计算公式如下：

58、

59、式中：n表示数据来源的总个数，表示第1个数据源的第r个特征序列与第2个数据源的第r个特征序列之间的相关性值；

60、d3，对步骤d2中计算出的结果进行取均值处理，获得得分qr，具体计算公式如下：

61、

62、式中：e表示qr中的个数。

63、与现有技术相比，本发明提供的一种低能耗的自循环发电机，通过对具有径向阵列电极的独立层模式teng和具有阿基米德螺旋电极的单电极模式teng进行设计，通过建立的dm-teng转动角度与电压输出特性的数学关系模型，得到了dm-teng的工作原理，通过计算径向阵列电极产生脉冲信号的数量实现关节转动角度和转动速度的监测，根据阿基米德螺旋电极输出电压信号的增大和减小趋势可以实现关节转动方向的识别，这种单一的结构设计降低了制造的复杂性，简单的传感机制简化了信号处理算法。