一种电机内置式柱状摩擦发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出的一种电机内置式柱状摩擦发电装置，属于发电装置技术领域。包括由左端盖、外筒上盖、外筒下盖和右端盖围合而成的外筒，以及位于该外筒内部的外转子无刷电机和圆柱状内筒；外转子无刷电机的定子与左端盖固定连接，外转子无刷电机的转子跟内筒左端固定连接，在外转子无刷电机转子的带动下，内筒在外筒内做周期性旋转运动；内筒包括内筒本体和粘贴于该内筒本体外表面的第一摩擦层；外筒上盖和外筒下盖结构相同，均分别包括外筒盖本体，以及在该外筒盖本体内侧依次粘贴的电极层和第二摩擦层。本发明专利技术将旋转电机放置在柱状摩擦发电装置内，便携性好。电机的定子和转子分别跟外筒和内筒固定，避免了连轴器连接，结构紧凑、稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
一种电机内置式柱状摩擦发电装置
本专利技术属于发电装置
，涉及一种柱状摩擦发电装置，特别是提供了一种电机内置式柱状摩擦发电装置结构。
技术介绍
能量采集是目前世界的一个研究热点，通过各种装置，从自然界中采集和存储能量。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，通过摩擦起电和静电效应，将一部分机械能转化为电能。目前纳米摩擦发电机已经在很多方面得到应用，比如柔性可穿戴服装、信号检测、蓝色能源等。摩擦发电机能够在多种频率下产生电压和电流，特别是满足功率需求不高的用电器使用。旋转运动是最常见的机械运动，运动具有周期性，容易实现，因此多种形式的旋转摩擦发电机被专利技术出来，如：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柱状，通过定子和转子上的不同绝缘材料进行轴向的圆周面旋转摩擦产生电荷。中国专利公开号CN103780136A，公开日是2014年5月7日，专利技术专利名称为输出恒定电流的旋转摩擦发电机，该专利提出的旋转摩擦发电机是双层平面结构，两个摩擦层相对摩擦产生电荷，未摩擦的面上设置有电极。中国专利公开号CN103825489A，公开日是2014年5月28日，专利技术专利名称为旋转摩擦发电机、稳压输出电路和供电装置，该专利中提出的旋转摩擦发电机，上方是平面摩擦层，下方是平面交错电极层，通过摩擦层跟电极层的径向平面旋转摩擦产生电荷。以上三个专利围绕旋转发电装置结构设计展开叙述，但没有考虑外部动力输入装置的集成方式。旋转式摩擦发电装置由于机械旋转运动具有周期性，是一种发电信号比较稳定的装置，然而以上发电装置一般要有外部动力输入，比如手摇，水力冲击或者电机。手摇的快慢和水流的大小都会影响输出信号的波动，为了获得稳定的电信号，使用定速装置是一种优先选择。典型的定速装置是定速电机，而常用的电机是外置的，电机轴直接作为以上装置的旋转轴或者通过连轴器将电机轴同以上装置旋转轴连接起来，外置电机和连轴器要占用额外的空间体积，而且连轴器的使用也给动力传递带来了一定的不稳定性。电机跟发电装置的一体化结构设计是装置实现小型化和增加便携性的过程中一个亟待解决的问题。
技术实现思路
为了实现旋转电机跟发电装置的一体化设计，改善整体装置的便携性，本专利技术提出了一种电机内置式柱状摩擦发电装置，该装置将电机跟发电结构集成设计，将电机内置到发电装置中。通过将装置的定子和转子分别同电机的定子和转子固联，避免了连轴器额外固定的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提出的一种电机内置式柱状摩擦发电装置，其特征在于，包括由左端盖、外筒上盖、外筒下盖和右端盖围合而成且内部具有圆柱状空间的外筒，以及位于该外筒内部的外转子无刷电机和圆柱状内筒；所述外转子无刷电机的定子与所述左端盖固定连接，所述外转子无刷电机的转子跟所述内筒左端固定连接，在外转子无刷电机转子的带动下，所述内筒在所述外筒内部做周期性旋转运动；所述内筒包括内筒本体和粘贴于所述内筒本体外表面的第一摩擦层，该第一摩擦层由N个第一摩擦子层构成，N＝1～18；所述外筒上盖和外筒下盖结构相同，均分别包括外筒盖本体，以及在该外筒盖本体内侧依次粘贴的电极层和第二摩擦层；所述电极层通过第二摩擦层与第一摩擦层间接接触，各所述电极层均包括N片电极，且外筒上盖和外筒下盖内的所有电极呈圆周均布；将同时完全覆盖相应所述第一摩擦子层的若干电极并联引出的第一输出端，和其余电极并联引出的第二输出端作为所述电机内置式柱状摩擦发电装置的输出端。进一步地，所述内筒本体为中空结构，包括可拆卸连接的内筒盖板和内筒主体。进一步地，所述第一摩擦层和第二摩擦层采用不同得失电子能力的材料制成。进一步地，单个第一摩擦子层的形状大小同单片电极，所述第二摩擦层的形状大小完全覆盖单片电极。进一步地，所述发电装置还包括法兰轴承，该法兰轴承安装于所述右端盖中心，且内筒右端设置的连接轴穿过该法兰轴承。进一步地，所述外筒上盖和外筒下盖，还均包括粘贴于所述电极层和外筒盖本体间的弹性层，用于保证两摩擦层间的贴合。本专利技术具有以下优点及突出性效果：将旋转电机放置在柱状摩擦发电装置内，便携性好。电机的定子和转子分别跟外筒和内筒固定，避免了连轴器连接，可将轴向长度大幅减小，结构更紧凑，也避免了轴连接带来的不稳定性。本装置特别适用于对体积有要求、强调便携的使用场景。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术实施例的一种电机内置式柱状摩擦发电装置的结构示意图(分解状态)；图2是图1所示装置中内筒结构示意图；图3是图1所述装置中内筒轴向断面示意图；图4是图1所述装置中外筒下盖的轴向断面示意图；图5是本专利技术装置中发电部分的工作原理图；图1到图5中：1是左端盖，2是外转子无刷电机，3是内筒，4是右端盖，5是法兰轴承，6是外筒上盖，7是外筒下盖，8是用电器，11是定子固定孔，31是内筒盖板，32是内筒主体，33是第一摩擦层，34是转子固定孔，63是外筒上盖电极层，64是外筒上盖第二摩擦层，71是外筒本体，72是弹性层，73是外筒下盖电极层，74是外筒下盖第二摩擦层具体实施方式本专利技术提出的一种电机内置式柱状摩擦发电装置，其整体结构如图1所示，主要包括由左端盖1、外筒上盖6、外筒下盖7和右端盖4围合而成且内部具有圆柱状空间的外筒，以及位于该外筒内部的外转子无刷电机2和圆柱状内筒3，外筒内侧与内筒外侧的形状尺寸相匹配；左端盖1中心和内筒3的左端中心分别设有定子固定孔11和转子固定孔34。外转子无刷电机2的定子通过定子固定孔11固定在左端盖1上，外转子无刷电机2的转子通过转子固定孔34固定在内筒左端。外转子无刷电机2运转时，转子带动内筒在外筒的内部空间中做周期性轴向旋转运动。内筒结构如图2所示，内筒的轴向断面如图3所示，内筒3是中空结构，内筒3包括内筒本体和粘贴于内筒本体外表面的第一摩擦层33，该第一摩擦层由N(N＝1～18，本实施例N＝2)个圆周均布的第一摩擦子层构成。本实施例的内筒本体由可拆卸连接的内筒盖板31和内筒主体32组成且为中空结构，其目的是便于将外转子无刷电机2的转子使用螺栓通过转子固定孔34固定在内筒主体32上，同时可降低发电装置的整体重量。优选地，内筒盖板31和内筒主体32之间采用拔插式连接，在内筒盖板31左右两侧均设有定位凸起、内筒主体32对应位置设有定位槽，保证内筒盖板31与内筒主体32的相对位置。外筒上、下盖结构相同，外筒的外横截面包括但不限于圆形、矩形、方形、三角形等。现以外筒下盖7为例进行说明，如图4所示，外筒下盖7包括外筒下盖本体71，以及在该外筒下盖本体内侧依次粘贴的电极层73和第二摩擦层74；第二摩擦层74与第一摩擦层相贴合，电极层73通过第二摩擦层74与第一摩擦层33间接接触，电极层73包括N片电极，外筒上盖和外筒下盖内的所有电极呈圆周均布并避开外筒上、下盖的接合处。将同时完全覆盖相应第一摩擦子层的若干电极并联引出的第一输出端，和其余电极并联引出的第二输出端作为本电机内置式柱状摩擦发电装置的输出端，通过该输出端将电荷导出，供耗能元件使用。例如，N＝3时，第一输出端由同时完全覆盖相应第一摩擦子层的3片电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机内置式柱状摩擦发电装置，其特征在于，包括由左端盖、外筒上盖、外筒下盖和右端盖围合而成且内部具有圆柱状空间的外筒，以及位于该外筒内部的外转子无刷电机和圆柱状内筒；所述外转子无刷电机的定子与所述左端盖固定连接，所述外转子无刷电机的转子跟所述内筒左端固定连接，在外转子无刷电机转子的带动下，所述内筒在所述外筒内部做周期性旋转运动；所述内筒包括内筒本体和粘贴于所述内筒本体外表面的第一摩擦层，该第一摩擦层由N个第一摩擦子层构成，N＝1～18；所述外筒上盖和外筒下盖结构相同，均分别包括外筒盖本体，以及在该外筒盖本体内侧依次粘贴的电极层和第二摩擦层；所述电极层通过第二摩擦层与第一摩擦层间接接触，各所述电极层均包括N片电极，且外筒上盖和外筒下盖内的所有电极呈圆周均布；将同时完全覆盖相应所述第一摩擦子层的若干电极并联引出的第一输出端，和其余电极并联引出的第二输出端作为所述电机内置式柱状摩擦发电装置的输出端。

【技术特征摘要】
1.一种电机内置式柱状摩擦发电装置，其特征在于，包括由左端盖、外筒上盖、外筒下盖和右端盖围合而成且内部具有圆柱状空间的外筒，以及位于该外筒内部的外转子无刷电机和圆柱状内筒；所述外转子无刷电机的定子与所述左端盖固定连接，所述外转子无刷电机的转子跟所述内筒左端固定连接，在外转子无刷电机转子的带动下，所述内筒在所述外筒内部做周期性旋转运动；所述内筒包括内筒本体和粘贴于所述内筒本体外表面的第一摩擦层，该第一摩擦层由N个第一摩擦子层构成，N＝1～18；所述外筒上盖和外筒下盖结构相同，均分别包括外筒盖本体，以及在该外筒盖本体内侧依次粘贴的电极层和第二摩擦层；所述电极层通过第二摩擦层与第一摩擦层间接接触，各所述电极层均包括N片电极，且外筒上盖和外筒下盖内的所有电极呈圆周均布；将同时完全覆盖相应所述第一摩擦子层的若干电极并联引出的第一输出端，和其余电极并联引出的第二输出端作为所述电机内置式柱状摩擦发电装置的输出端。2.根据权利要求1所述的电机内置式柱状摩擦发电装置，其特征在于，所述内筒本体为中空结构，包括可拆卸连接的内筒盖板和...

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