一种基于偏心结构和纳米材料的自发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于偏心结构和纳米材料的自发电装置其结构包括：偏心圆盘，上电极，发电材料A，下电极，发电材料B，基底，连接轴。当外部运动条件发生变化时定子与转子发生相对运动，上述两种电极材料发生相对摩擦，则电子发生转移，形成电位差进而形成电流。克服了传统方法对摩擦运动的方向和周期有较为严格的要求，发电机的电能输出大多仅限于某个特定方向的摩擦运动，能量利用率较低的问题；克服了难以进行封装，难以在例如海上勘测等特殊环境下应用的不足；克服了传统方法利用特殊材料以穿戴的方法收集机械能，因需穿戴在身上而在很大程度上会造成使用者的不适，且该方法受季节环境等影响较大的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种基于偏心结构和纳米材料的自发电装置
本专利技术属于新型能源领域，涉及一种基于偏心结构和纳米材料的自发电装置。
技术介绍
摩擦纳米发电机是利用了两种对电子束缚能力不同的材料，相互接触时得失电子而在外电路产生电流的微型电机，属于新型绿色能源。由于纳米发电机理论技术还不成熟，实际应用还不广泛，因此，扩大纳米发电技术的应用范围已经成为当今世界的研究热点。随着社会科学技术的发展，社会对电子产品便携化、小型化、应用广泛化的需求日益提高。但传统的能源供给装置难以满足上述日益提升的社会需求，因此提出一种能将日常生活中广泛存在的机械能转换为电能的方法，对社会能源产业的发展具有重要意义。传统的方法为利用柔性纳米发电机进行转化，该方法对摩擦运动的方向和周期有较为严格的要求，发电机的电能输出大多仅限于某个特定方向的摩擦运动，能量利用率较低。已公开的柔性可穿戴摩擦纳米发电机，将电极材料编织成网状结构以穿戴的方式收集机械能进行发电，上述存在一定缺陷：(1)难以进行封装，难以在例如海上勘测等特殊环境下应用；(2)利用特殊材料以穿戴的方法收集机械能，在很大程度上会造成使用者的不适，且该方法受季节环境等影响较大。因此，提出一种便携化，应用范围广，便于使用，机械能收集率高的基于偏心结构和纳米材料的自发电装置对能源产业以及电子产业的发展具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服传统方法对摩擦运动的方向和周期有较为严格的要求，发电机的电能输出大多仅限于某个特定方向的摩擦运动，能量利用率较低；难以进行封装，难以在例如海上勘测等特殊环境下应用；利用特殊材料以穿戴的方法收集机械能，在很大程度上会造成使用者的不适，且该方法受季节环境等影响较大的缺陷而提出的一种基于偏心结构和纳米材料的自发电方法。本专利技术的技术方案：本专利技术一种基于偏心结构和纳米材料的自发电装置其结构包括：偏心圆盘，上电极，发电材料A，下电极，发电材料B，基底，连接轴。上述偏心圆盘和上电极、发电材料A粘合形成转子，下电极、发电材料B与基底粘合形成定子。定子与转子之间自由接触，连接轴固定在定子上，转子与连接轴之间采取间隙配合。可选的，转子与连接轴之间可以采用轴承进行配合。上述发电材料A与发电材料B采用对电子束缚能力不同的电极材料。上述偏心圆盘的质量集中在圆盘边缘，即质心靠近圆盘边缘。上述基于定子的偏心结构，当外部运动条件发生变化时，转子在重力矩的作用下将保持竖直向下。若上述定子转过一定角度，且转子重力切向分量大于摩擦力时，定子与转子之间发生相对转动。若上述定子受较大外力冲击时，根据惯性定律，转子的运动存在时延，此时定子与转子之间产生相对运动，转子将绕轴进行转动或往复摆动。当定子与转子发生相对运动时，上述两种电极材料发生相对摩擦，由于两种材料对电子束缚能力不同，则电子发生转移，形成电位差进而形成电流。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种基于偏心结构和纳米材料的自发电装置克服了传统方法对摩擦运动的方向和周期有较为严格的要求，发电机的电能输出大多仅限于某个特定方向的摩擦运动，能量利用率较低的问题。当有运动产生时，本专利技术所述转子与定子即可发生相对运动产生电动势，能量利用率高度提升。本专利技术一种基于偏心结构和纳米材料的自发电装置克服了难以进行封装，难以在例如海上勘测等特殊环境下应用的不足。本专利技术的方法便于封装，能够利用外界的绝大多数类型的机械运动进行发电，不仅方便携带，还能够广泛应用在海运勘测，安防系统等多种无人系统，在很大程度上扩展了纳米发电机的应用范围。本专利技术一种基于偏心结构和纳米材料的自发电装置克服了传统方法利用特殊材料以穿戴的方法收集机械能，因需穿戴在身上而在很大程度上会造成使用者的不适，且该方法受季节环境等影响较大的缺陷。附图说明图1是本专利技术一种基于偏心结构和纳米材料的自发电装置原理图。图2是本专利技术一种基于偏心结构和纳米材料的自发电装置的转子示意图。图3是本专利技术一种基于偏心结构和纳米材料的自发电装置的定子示意图。图4是本专利技术一种基于偏心结构和纳米材料的自发电装置的连接轴示意图。图5是本专利技术一种基于偏心结构和纳米材料的自发电装置海上应用装置示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。如图1所示，本专利技术由：1偏心圆盘，2上电极，3发电材料A，4下电极，5发电材料B，6基底，7连接轴构成。上述偏心圆盘、上电极与发电材料A粘合形成转子，下电极、发电材料B与基底粘合形成定子。其中转子部分由图2所示，转子由S21偏心圆盘，S22上电极，S23发电材料A通过粘接、压合或其他连接方式组成。优选的，上电极S22与发电材料S23采用导体胶粘合，偏心圆盘S21与上电极S22利用绝缘胶粘合。所述偏心圆盘具有重心靠近其边缘，即其边缘质量大于其他部位质量的特点。优选的，上述偏心圆盘材料为不锈钢，上电极材料为铜。优选的，偏心圆盘其重心应尽量靠近其边缘可以通过加厚或粘接大比重材料的方式以增加边缘部分质量的方式实现。所述定子部分如图3所示，由S31发电材料B，S32下电极，S33基底通过粘接、压合或其他连接方式组成。优选的，S32下电极与S31发电材料B通过导体胶粘合，下电极S32与基底S33利用绝缘胶粘合。上述发电材料A与发电材料B具有对电子束缚能力不同的特点，可用多种材料互相组合。优选的，发电材料A为尼龙，发电材料B为聚四氟乙烯。上述定子与转子具有质量不等且相差较大的特点。定子与转子之间自由接触，连接轴固定在定子上，转子与连接轴之间采取间隙配合。连接轴示意图如图4所示，其中S41为连接轴其固定在定子上，S42为滚珠轴承，减少连接轴与转子之间摩擦力。当外部运动条件发生变化时，转子在重力矩的作用下将保持竖直向下。若上述定子转过一定角度，且转子重力切向分量大于摩擦力时，定子与转子之间发生相对转动。若定子受较大外力冲击时，根据惯性定律，转子的运动存在时延，此时定子与转子之间产生相对运动，转子将绕轴进行转动或往复摆动。当定子与转子发生相对运动时，上述两种电极材料发生相对摩擦，由于两种材料对电子束缚能力不同，当上述两种发电材料互相接触时，发电材料B获得电子，当发生相对摩擦时，两种发电材料存在滑移，但接触的部分需保持电中性，此时电子由发电材料B流向发电材料A；当两种发电材料重新重合后，之前流动的电子需流回，这样便使外电路产生电流，实现了发电的目的。本专利技术具有易于封装且应用范围更广泛的特性，除人体穿戴外还可用于海运等众多领域。如图5所示，图中S51为所需发光元件或其他传感器。S52为外封装，所示外封装应具有密闭防水且能漂浮海上的特性，如聚氯乙烯等。优选的，上述外封装设计为倒三角结构，增强其在海洋漂动过程的稳定性。S53为上述一种基于偏心结构和纳米材料的自发电方法的装置。上述S53与S51相连，为其进行能源供给，S53固定在S52中。当该装置置放于海洋中时，该装置随海浪漂动，S53中定子与转子即发生相对运动使外电路产生电流，驱动所需设备运转。以上所述，仅为本专利技术较优实施例之一，因此，在不脱离本专利技术的原理情况下，对本专利技术实施例做出变化、修改、替换和变形都属于本专利技术保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术一种基于偏心结构和纳米材料的自发电装置，其特征在于，结构包括：偏心圆盘，上电极，发电材料A，下电极，发电材料B，基底，连接轴；上述偏心圆盘、上电极与发电材料A粘合形成转子，下电极、发电材料B与基底粘合形成定子；连接轴固定在定子上，转子与连接轴之间采取间隙配合。

【技术特征摘要】
1.本发明一种基于偏心结构和纳米材料的自发电装置，其特征在于，结构包括：偏心圆盘，上电极，发电材料A，下电极，发电材料B，基底，连接轴；上述偏心圆盘、上电极与发电材料A粘合形成转子，下电极、发电材料B与基底粘合形成定子；连接轴固定在定子上，转子与连接轴之间采取间隙配合。2.根据权利要求1所述的一种基于偏心结构和纳米材料的自发电装置，其特征在于：所述偏心圆盘具有重心靠近其边缘，即其边缘质量大于其他部位质量的特点。3.根据权利要求1所述的一种基于偏心结构和纳米材料的自发电装置，其特征在于：偏心圆盘、上电极与发电材料A粘合形成转子，下电极、发电材料B与基底粘合形成定子；优选的，上电极S22与发电材料S23采用导体胶粘合，偏心圆盘S21与上电极S22利用绝缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲志刚，武立群，尹武良，刘玉良，安阳，张全，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津,12