一种可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，属于摩擦发电技术领域。纤维性TENG组采用圆柱形结构体，纤维性TENG组的顶端为圆环，底端为镂空圆盘，圆环与圆盘与之间通过若干根可伸缩的纤维基摩擦电纳米发电机支撑；多层盘式TENG转子布置在圆柱形结构体内，多层盘式TENG转子的每一层转子由若干扇形的转子组成，每个扇形转子围绕D型轴周为中心沿圆周排列，D型轴顶端负重杆。本发明专利技术提供的可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，在现有的多种单独超疏水纳米发电机机构的基础上，提出了一种组合型的发电机，充分利用了各种纳米发电机的特点，借助了降雨天气下雨滴的电荷以及物体运动的机械能。从上可以看出，它具有环境友好，高效率，便携的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置
本专利技术涉及一种可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，属于摩擦发电

技术介绍
摩擦电纳米发电机（TENG）是一种能量收集装置，其通过摩擦效应和静电感应的结合将外部机械能转换成电能。对于该发电单元，在内部电路中，相反摩擦极性的两个薄的有机/无机膜间存在电荷转移引起了摩擦带电效应，进而产生了电势;在外部电路中，电子被驱动在附在膜的背面的两个电极之间流动，以便平衡电势。除了前所未有的输出性能外，这种新能源技术还具有制造成本低、鲁棒性和可靠性高、环保等诸多优点。摩擦电纳米发电机可以应用于收获我们日常生活中浪费的各种机械能，如人体运动，行走，振动等。现阶段的问题是单个的纳米发电机虽然研发出来了，但其毕竟功率有限。因此，本专利技术意在专利技术多个纳米发电机联合发电的装置。下面需要介绍现有的单个摩擦电纳米发电机结构原理。摩擦电纳米发电机具有三种基本操作模式：垂直接触分离模式，横向滑动模式和单电极模式。这里主要介绍前两种工作模式。垂直接触分离模式的摩擦电纳米发电器的工作机理可以描述为由两片的内表面上的摩擦电荷的循环分离和再接触引起的电位差的周期性变化。这里介绍一种新型的高伸缩性纤维基摩擦电纳米发电机（纤维状TENG）。芯纤维用硅橡胶制造，外面是一层导电碳纳米管（CNT），聚合物基体作为一个电极用于可拉伸纤维的导电层，铜微丝作为另一个电极缠绕到可拉伸纤维上。CNT/聚合物层的使用提供了高度的柔韧性、拉伸性、导电性和机械稳定性。在压缩的过程中内部的CNT层的半径会增大，拉伸的过程CNT层的半径会减小，而外圈的铜微丝的半径不会发生显著变化。这样在纤维装TENG发生反复压缩或拉伸形变时，会引起两极之间相对距离的周期性变化，进而进行发电。横向滑动模式的摩擦电纳米发电机的工作机理可以描述为：通过滑动摩擦促进摩擦起电，两个表面之间的接触面积发生周期性变化导致电荷中心的横向分离，进而在两极间产生周期性的电位差变化。在这里介绍另一种新型的多层盘式摩擦纳米发电机（多层盘式TENG）。多层盘TENG主要由两组组成：具有铝（Al）膜作为附着的摩擦电层的转子，以及聚四氟乙烯（PTFE）薄膜作为其他摩擦电层的定子，它们与输入旋转运动同轴。为了在表面上实现，丙烯酸类片材用作它们两者的模板底物。首先，它们通过激光切割处理，以形成具有与连接的摩擦电层相同形状的八扇形结构。如此旋转过程中，转子上的所有Al层将被驱动以相同相位旋转，而定子上的PTFE层将保持静止。以这种方式，相邻层之间的相对旋转使得相对的摩擦电荷能够周期性地接触分离循环，从而在每个层中产生电。当多层磁盘TENG的所有四层并联连接时，可以将具有相同相位的电流相加，从而有助于增加功率输出。
技术实现思路
本专利技术针对上述提出的不足提供了一种可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置。本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供的可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，包括纤维性TENG组，多层盘式TENG转子、多层盘式TENG定子；所述的纤维性TENG组采用圆柱形结构体，纤维性TENG组的顶端为圆环，底端为镂空圆盘，圆环与圆盘与之间通过若干根可伸缩的纤维基摩擦电纳米发电机支撑；多层盘式TENG转子布置在圆柱形结构体内，多层盘式TENG转子的每一层转子由若干扇形的转子组成，每个扇形转子围绕D型轴周为中心沿圆周排列，D型轴顶端负重杆；多层盘式TENG定子的每一层由若干扇形的定子组成，每层盘式TENG转子嵌入相邻的两层盘式TENG定子之间。本专利技术所述的可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，纤维性TENG组的顶端为圆环由可伸缩的纤维基摩擦电纳米发电机向任意方向倾斜；所述的负重杆与绕D型轴旋转，D型轴旋转带动多层盘式TENG转子在多层盘式TENG定子之间旋转。本专利技术所述的可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，所述的纤维性TENG组的纤维基摩擦电纳米发电机为6个，其中纤维基摩擦电纳米发电机的芯纤维由硅橡胶制备而成，芯纤维外表面设有导电碳纳米管，导电碳纳米管的外侧缠绕铜微丝。本专利技术所述的可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，所述的多层盘式TENG转子其表面具有铝膜作为附着的摩擦电层；多层盘式TENG定子表面以聚四氟乙烯（PTFE）薄膜作为其他摩擦电层或具有储存电荷的超疏水材料。本专利技术所述的可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，还包括电流整合装置，所述的多层盘式TENG转子与多层盘式TENG定子上分别设有电极，多层盘式TENG转子上的电极并联为一路，多层盘式TENG定子上的电极并联为一路，两路电极相连且之间与电流整合装置相连；所述的纤维性TENG组的纤维基摩擦电纳米发电机与外侧铜微丝上设有电极且电极与电流整合装置相连；由电流整合装置进行电流输出。有益效果本专利技术提供的可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，在现有的多种单独超疏水纳米发电机机构的基础上，提出了一种组合型的发电机，充分利用了各种纳米发电机的特点，借助了降雨天气下雨滴的电荷以及物体运动的机械能。从上可以看出，它具有环境友好，高效率，便携的特点。附图说明图1是本专利技术整体机械结构原理图；图2本专利技术纤维状TENG组结构图；图3是本专利技术多层盘式TENG定子结构图；图4是本专利技术多层盘式TENG转子结构图；图5是本专利技术发电流程图。具体实施方式下面结合附图说明对本专利技术进一步详细说明：如图1所示：一种可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，整体是一扁圆柱形的结构，上表面为一圆环，可随意倾斜，倾斜角度有限。下表面为一镂空圆盘结构，可让水穿过。上表面圆环与下表面圆盘通过数根可伸缩弹性结构相连，这些伸缩弹性结构均为高伸缩性纤维基摩擦电纳米发电机，伸缩范围有限，且保持与圆盘相对直立。圆柱中心部分由多层盘式摩擦纳米发电机组成，发电机每一层中，由聚四氟乙烯(PTFE)定子以及铝(Al)膜转子组成，每个转子和定子都是扇叶形结构。所有转子中心通过D型轴相对固定，这样可以保证多层转子叶片相位相同，D型轴的轴承旋转点在下表面圆盘中心，D型轴在与上表面圆环等高处固定一个带一定倾角的负重杆。此杆跨过上表面圆环，且施加重力于圆环上。所有定子通过在扇叶边缘通过立柱和下表面圆盘相对固定，并且保证定子的扇叶之间没有偏差角（同相位）。所有定子扇叶中心有圆孔且直径略大于D型轴。这样达到这样的机械效果：当该装置的转子转动时，负重杆连接D型轴旋转使得上圆环以某一固定倾角绕中心轴（D型轴）旋转，可以使连接上圆环和下圆盘的纤维状TENG组长度规律性变化；与此同时，D型轴带动转子扇叶同相同速旋转，使多层盘TENG定子和转子扇叶之间的相对面积规律性变化。如图2所示：包括纤维状TENG组和多层盘式TENG，而多层盘式TENG包括定子和转子两部分组成。纤维状TENG组是6组纤维状TENG在下圆盘靠近圆盘外围处等分地竖直排布，纤维状TENG组正常状态下长度相同，上端与一圆环（上表面光滑）固定。如图3所示多层盘式TENG的定子部分由3层6叶扇叶型结构组成，丙烯酸类片材用于制成扇叶结构底物，PTFE薄膜作为表面材料。此三层6叶扇叶结构间距相同并且此间距大于转子扇叶厚度。此三层扇叶结构扇叶之间无相角偏差并且在扇叶边缘通过立柱与下圆盘固定。如图4所示：多层盘式TENG转子部分包括三组6叶扇叶型叶片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，其特征在于：包括纤维性TENG组，多层盘式TENG转子、多层盘式TENG定子；所述的纤维性TENG组采用圆柱形结构体，纤维性TENG组的顶端为圆环，底端为镂空圆盘，圆环与圆盘与之间通过若干根可伸缩的纤维基摩擦电纳米发电机支撑；多层盘式TENG转子布置在圆柱形结构体内，多层盘式TENG转子的每一层转子由若干扇形的转子组成，每个扇形转子围绕D型轴周为中心沿圆周排列，D型轴顶端负重杆；多层盘式TENG定子的每一层由若干扇形的定子组成，每层盘式TENG转子嵌入相邻的两层盘式TENG定子之间。

【技术特征摘要】
1.一种可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，其特征在于：包括纤维性TENG组，多层盘式TENG转子、多层盘式TENG定子；所述的纤维性TENG组采用圆柱形结构体，纤维性TENG组的顶端为圆环，底端为镂空圆盘，圆环与圆盘与之间通过若干根可伸缩的纤维基摩擦电纳米发电机支撑；多层盘式TENG转子布置在圆柱形结构体内，多层盘式TENG转子的每一层转子由若干扇形的转子组成，每个扇形转子围绕D型轴周为中心沿圆周排列，D型轴顶端负重杆；多层盘式TENG定子的每一层由若干扇形的定子组成，每层盘式TENG转子嵌入相邻的两层盘式TENG定子之间。2.根据权利要求1所述的可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，其特征在于：纤维性TENG组的顶端为圆环由可伸缩的纤维基摩擦电纳米发电机向任意方向倾斜；所述的负重杆与绕D型轴旋转，D型轴旋转带动多层盘式TENG转子在多层盘式TENG定子之间旋转。3.根据权利要求1所述的可携带式雨季多纳米发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪剑龙，邓金易，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32