一种嵌套式旋转摩擦发电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出的一种嵌套式旋转摩擦发电装置，属于摩擦发电装置技术领域。该装置采用以外定子‑转子‑内定子形式布设的嵌套结构，转子在外定子和内定子围合而成的空间内做周期性的旋转运动。本装置充分利用了有限的三维空间，在转子内部嵌套一个新的定子，在原有转子外表面跟外壳定子之间的摩擦面积基础上，增加了转子内表面跟内定子之间的摩擦面积，从而提升摩擦产生的电荷量；且该装置结构紧凑，相比原有装置并没有增加新的额外的体积占用，便携性好。

A Nested Rotary Friction Generator

The utility model provides a nested rotary friction power generation device, which belongs to the technical field of friction power generation device. The device adopts a nested structure arranged in the form of outer stator, rotor and inner stator. The rotor rotates periodically in the space enclosed by outer stator and inner stator. The device makes full use of the limited three-dimensional space and nests a new stator inside the rotor. On the basis of the friction area between the outer surface of the original rotor and the outer stator of the shell, the friction area between the inner surface of the rotor and the inner stator is increased, thus the charge generated by friction is increased; moreover, the device has compact structure and no additional volume occupation compared with the original device. It has good portability.

【技术实现步骤摘要】
一种嵌套式旋转摩擦发电装置
本技术属于发电
，涉及一种摩擦发电装置，尤其是提供了一种包含嵌套结构的摩擦发电装置
技术介绍
全球能源需求的增加促使人们加大了对新能源和能量采集的研究；能量采集是现在的一个研究热点，通过各种装置，从自然界中采集能量。美国佐治亚理工学院的王中林教授课题组开创的纳米摩擦发电机是其中非常热门的一种，主要利用摩擦起电和静电效应。目前的纳米摩擦发电机已经在很多方面应用，比如柔性可穿戴服装、信号检测、蓝色能源等。相对而言，目前的电能是通过交流电动机发出来的，对频率的要求较高，比如国内目前使用的50Hz交流电。而摩擦发电机能够在各种频率下产生各种大小的电压和电流，特别是满足要求功率不高的用电器的要求。摩擦发电机的应用领域越来越广，产生了一个新的需求，即在摩擦材料一定和空间有限的条件下，如何增加发电机转移的饱和电荷量。饱和转移电荷量跟摩擦材料自身的属性和摩擦面积是相关的，在摩擦材料一定的情况下，为了转移更多的电荷，只能考虑增加摩擦接触面积。中国专利公开号CN101527528A，公开日是2009年9月9日，专利技术专利名称为旋转摩擦发电机，该专利提出的一种旋转摩擦发电机为三维圆柱结构，定子和转子相对滑动摩擦的圆柱侧面为摩擦面。转子为实心结构，其摩擦接触面积是圆柱转子的侧表面积2rlπ，其中r为转子半径，l为圆柱长度，π为圆周率常数。在圆柱长度一定时，增加摩擦面积的方法是将转子半径增加，其侧表面积会相应增加。在装置结构允许的情况下，转子半径能达到的最大半径对应该装置的最大摩擦面积。在这种情况下要进一步提升摩擦面积，需要对装置结构进行特别的调整。
技术实现思路
为了更有效的利用体积一定的三维空间，提升单位空间产生的电荷量，本技术提供了一种嵌套式摩擦发电装置，通过嵌套式结构设计充分利用内部空间，增大单位体积内的摩擦面积，进而提升摩擦产生的电荷量。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：本技术提出的一种嵌套式旋转摩擦发电装置，其特征在于，采用以外定子-转子-内定子形式布设的嵌套结构，所述转子在外定子和内定子围合而成的空间内做周期性的旋转运动。进一步地，该嵌套式旋转摩擦发电装置包括左端盖和右端盖，以及由外至内依次设置的外壳定子、转子和内定子；所述外壳定子由外壳定子上盖和外壳定子下盖围合而成，所述转子由转子上盖和转子下盖围合而成；所述转子在所述外壳定子、内定子、左端盖和右端盖形成的封闭圆环柱状空间内做周期性的旋转运动；所述转子右端伸出右端盖形成的旋转轴与外部的动力轴通过连轴器连接；所述内定子的左端穿过所述左端盖用于约束该内定子的旋转自由度，且所述内定子和外壳定子之间通过左端盖保持静止；所述外壳定子上盖和外壳定子下盖的结构相同且对称设置，均分别通过在外壳定子本体的内表面从外至内依次粘贴第一电极层和第一A摩擦材料层组成；各第一电极层均分别包括N片第一电极，N＝1～18，且外壳定子上盖和外壳定子下盖内的所有电极呈圆周均布；各第一A摩擦材料层均分别覆盖相应的第一电极层；或者将各第一A摩擦材料层拆分为与相应第一电极层中第一电极片数相同的多个第一A摩擦材料子层，且各第一A摩擦材料子层分别覆盖相应的第一电极；外壳定子上盖和下盖中相对应的第一电极分别通过导线连接；所述内定子是通过在内定子本体的外表面由内至外依次粘贴第二电极层和第二A摩擦材料层组成；所述第二电极层包括2N片呈圆周均布的第二电极；所述第二A摩擦材料层完全覆盖第二电极层；或者将所述第二A摩擦材料层拆分为与第二电极层中第二电极片数相同的多个第二A摩擦材料子层，且各第二A摩擦材料子层分别覆盖相应的第二电极；所述转子上盖和转子下盖均分别包括一个转子本体，上盖、下盖转子本体结构相同且对称设置，在所述转子本体的内外表面分别粘贴第二B摩擦材料层和第一B摩擦材料层，且第一B材料层和第二B材料层的尺寸分别为第一A材料层和第二A材料层尺寸的一半；当N＝1时，各B摩擦材料层的尺寸与单个上盖或下盖转子本体相同，且上盖、下盖转子本体上第一、第二B摩擦材料层的布置相同或互补；当N＝2～18时，各B摩擦材料层均分别由N个相应的B摩擦材料子层组成，上盖或下盖转子本体上第一、第二B摩擦材料子层的布置相同，且两转子本体中的各B摩擦材料子层呈圆周均布；将外壳定子上的电极与内定子上的电极中同时覆盖相应B摩擦材料子层的所有电极并联后共同引出的第一输出端和其余电极共同引出的第二输出端作为本发电装置的输出端，用于将转移的电荷导出，供耗电元件使用。进一步地，所述嵌套式旋转摩擦发电装置的另一种实现方式为：包括外壳定子、内定子、旋转轴、转子固定块和M个转子，M＝2～18；所述外壳定子由外壳定子上盖和外壳定子下盖围合并在其内形成环状封闭空间，所述旋转轴插入所述外壳定子上盖和下盖的中心；所述内定子位于外壳定子内部空间，且该内定子外侧通过多个圆周均布的径向内定子固定杆与外壳定子内侧固连；M个转子在所述外壳定子和内定子间形成的环状空间内呈圆周均布且做周期性的旋转运动，各转子分别通过多个径向设置的转子固定杆与所述转子固定块固连，形成外定子-转子-内定子的嵌套结构；所述转子固定块固定于所述旋转轴上，该旋转轴与外部的动力轴通过连轴器连接；所述外壳定子上盖和外壳定子下盖的结构相同且对称设置，均分别通过在外壳定子本体的内表面从外至内依次粘贴第一电极层和第一A摩擦材料层组成；各第一电极层均分别包括2M片呈圆周均布的第一电极；各第一A摩擦材料层均分别覆盖相应的第一电极层；或者将各第一A摩擦材料层拆分为与相应第一电极层中第一电极片数相同的多个呈圆周均布的第一A摩擦材料子层，且各第一A摩擦材料子层分别覆盖相应的第一电极；外壳定子上盖和下盖中相对应的第一电极分别通过导线连接；各转子均分别为由转子上盖和转子下盖围合而成的筒状结构，各转子内：转子上盖和转子下盖的结构相同且对称设置，均分别通过在转子本体的外表面粘贴第一B摩擦材料子层、内表面粘贴第二B摩擦材料子层组成，且各B摩擦材料子层的尺寸与相应的转子本体相匹配；所述内定子是通过在内定子本体的外表面由内至外依次包覆粘贴第二电极层和第二A摩擦材料层组成；第二电极层包括2M片呈圆周均布的第二电极；第二A摩擦材料层完全覆盖第二电极层；或者将第二A摩擦材料层拆分为与第二电极层中第二电极片数相同的多个圆周均布的第二A摩擦材料子层，且各第二A摩擦材料子层分别覆盖相应的第二电极；将外壳定子上的电极与内定子上的电极中同时覆盖相应B摩擦材料子层的所有电极并联后共同引出的第一输出端和其余电极共同引出的第二输出端作为本发电装置的输出端，用于将转移的电荷导出，供耗电元件使用。本技术具有以下优点及突出性效果：装置本身充分利用了有限的三维空间，在转子内部嵌套一个新的定子，在原有转子外表面跟外壳定子之间的摩擦面积基础上，又扩充增加了转子内表面跟内定子之间的摩擦面积，以半径50mm，长度200mm的圆柱为例，转子半径40mm，则其摩擦面积为16000πmm2，增加内定子半径为30mm，则内定子部分增加的摩擦面积为12000πmm2，总摩擦面积为28000πmm2，相比其他未使用嵌套结构的摩擦发电装置，增加了0.75倍的原摩擦面积，可以显著增加电荷的转移量。该装置结构紧凑，相比原有装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种嵌套式旋转摩擦发电装置，其特征在于，采用以外定子‑转子‑内定子形式布设的嵌套结构，所述转子在外定子和内定子围合而成的空间内做周期性的旋转运动。

【技术特征摘要】
1.一种嵌套式旋转摩擦发电装置，其特征在于，采用以外定子-转子-内定子形式布设的嵌套结构，所述转子在外定子和内定子围合而成的空间内做周期性的旋转运动。2.如权利要求1所述的嵌套式旋转摩擦发电装置，其特征在于，该嵌套式旋转摩擦发电装置包括左端盖和右端盖，以及由外至内依次设置的外壳定子、转子和内定子；所述外壳定子由外壳定子上盖和外壳定子下盖围合而成，所述转子由转子上盖和转子下盖围合而成；所述转子在所述外壳定子、内定子、左端盖和右端盖形成的封闭圆环柱状空间内做周期性的旋转运动；所述转子右端伸出右端盖形成的旋转轴与外部的动力轴通过连轴器连接；所述内定子的左端穿过所述左端盖用于约束该内定子的旋转自由度，且所述内定子和外壳定子之间通过左端盖保持静止；所述外壳定子上盖和外壳定子下盖的结构相同且对称设置，均分别通过在外壳定子本体的内表面从外至内依次粘贴第一电极层和第一A摩擦材料层组成；各第一电极层均分别包括N片第一电极，N＝1～18，且外壳定子上盖和外壳定子下盖内的所有电极呈圆周均布；各第一A摩擦材料层均分别覆盖相应的第一电极层；或者将各第一A摩擦材料层拆分为与相应第一电极层中第一电极片数相同的多个第一A摩擦材料子层，且各第一A摩擦材料子层分别覆盖相应的第一电极；外壳定子上盖和下盖中相对应的第一电极分别通过导线连接；所述内定子是通过在内定子本体的外表面由内至外依次粘贴第二电极层和第二A摩擦材料层组成；所述第二电极层包括2N片呈圆周均布的第二电极；所述第二A摩擦材料层完全覆盖第二电极层；或者将所述第二A摩擦材料层拆分为与第二电极层中第二电极片数相同的多个第二A摩擦材料子层，且各第二A摩擦材料子层分别覆盖相应的第二电极；所述转子上盖和转子下盖均分别包括一个转子本体，上盖、下盖转子本体结构相同且对称设置，在所述转子本体的内外表面分别粘贴第二B摩擦材料层和第一B摩擦材料层，且第一B材料层和第二B材料层的尺寸分别为第一A材料层和第二A材料层尺寸的一半；当N＝1时，各B摩擦材料层的尺寸与单个上盖或下盖转子本体相同，且上盖、下盖转子本体上第一、第二B摩擦材料层的布置相同或互补；当N＝2～18时，各B摩擦材料层均分别由N个相应的B摩擦材料子层组成，上盖或下盖转子本体上第一、第二B摩擦材料子层的布置相同，且两转子本体中的各B摩擦材料子层呈圆周均布；将外壳定子上的电极与内定子上的电极中同时覆盖相应B摩擦材料子层的所有电极并联后共同引出的第一输出端和其余电极共同引出的第二输出端作为本发电装置的输出端，用于将转移的电荷导出，供耗电元件使用。3.如权利要求1所述的嵌套式旋转摩擦发电装置，其特征在于，该嵌套式旋转摩擦发电装置包括外壳定子、内定子、旋转轴、转子固定块和M个转子，M＝2～18；所述外壳定子由外壳定子上盖和外壳定子下盖围合并在其内形成环状封闭空间，所述旋转轴插入所述外壳定子上盖和下盖的中心；所述内定子位于外壳定子内...

【专利技术属性】
技术研发人员：路益嘉，刘源，程嘉，季林红，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京,11