发电机制造技术

一种发电机，包括：以中心轴杆为中心的定子和转子，其中：定子包括：外壳和内壳，外壳的内侧壁和/或内壳的外侧壁有第一摩擦层；转子包括：转子本体和底盘，其中：转子本体穿插于定子的外壳和内壳之间，并可沿外壳和内壳之间的空间转动或滚动，其侧壁有第二摩擦层；底盘以中心轴杆为中心紧贴于定子的一端面，用于固定转子本体。因此本发明专利技术的发电机具有摩擦纳米发电机的功能，具有高电压、低电流的特点，在收集低频率能源方面有绝对的优势，可实现对低频能源的有效利用。

Alternator

A generator includes a stator and a rotor centered on a central shaft rod, in which the stator includes a shell and an inner shell, the inner side wall of the shell and/or the outer wall of the inner shell has a first friction layer, and the rotor comprises a rotor body and a chassis, in which the rotor body is inserted between the shell and the inner shell of the stator, and can rotate or roll along the space between the shell and the inner shell. The second friction layer; the chassis is centered on the central shaft rod and is attached to one end of the stator for fixing the rotor body. Therefore, the generator of the invention has the function of friction nano-generator, has the characteristics of high voltage and low current, has absolute advantages in collecting low frequency energy, and can realize the effective utilization of low frequency energy.

【技术实现步骤摘要】
发电机
本专利技术属于绿色新能源领域，更具体地涉及一种发电机。
技术介绍
随着社会的发展，能源危机问题日益突出，环境污染亟待解决，因此绿色可持续能源越来越受到人们的关注。目前被广泛利用的新能源包括太阳能、地热能、潮汐能、风能和生物能等。这些新能源有自己的优势，但是对天气、季节等环境因素有一定的要求。与此同时，我们的周围存在大量低频能源，如人们行走时产生的机械能、汽车经过时产生的震动、海浪的起伏波动能、微风拂过时的能量等，但这些丰富的资源往往被忽略。如果将这些微小的能量收集起来，就可以供给智能手环、手机、眼镜等可穿戴设备。
技术实现思路
基于以上问题，本专利技术的主要目的在于提出一种发电机，用于解决以上技术问题的至少之一。为了实现上述目的，本专利技术提出一种发电机，包括：以中心轴杆为中心的定子和转子，其中：定子包括：外壳和内壳，所述外壳的内侧壁和/或所述内壳的外侧壁有第一摩擦层；转子包括：转子本体和底盘，其中：转子本体穿插于定子的外壳和内壳之间，并可沿外壳和内壳之间的空间转动或滚动，其侧壁有第二摩擦层；底盘以中心轴杆为中心紧贴于定子的一端面，用于固定转子本体。在本专利技术的一些实施例中，上述外壳和内壳呈圆筒状，该内壳套设于外壳内。在本专利技术的一些实施例中，上述转子本体包括：空心/实心的若干个小柱体，该小柱体的外侧壁具有若干个对称分布的凹槽，凹槽内放置有线圈；外壳的外侧壁有N/S型磁铁，内壳的内侧壁有S/N型磁铁；若干个小柱体可沿外壳和内壳之间的空间滚动，以自转并绕中心轴杆公转。在本专利技术的一些实施例中，上述小柱体的外侧壁，除凹槽外的其他部分有第二摩擦层。在本专利技术的一些实施例中，上述第二摩擦层的材料为绝缘材料；绝缘材料包括有机绝缘材料或无机绝缘材料。在本专利技术的一些实施例中，上述第一摩擦层的材料为导电材料；该导电材料包括铜膜、铝膜、铂膜、金膜和银纤维膜或氧化铟锡。在本专利技术的一些实施例中，上述第一摩擦层为插指电极；所述插指电极包括条状结构。在本专利技术的一些实施例中，上述转子本体为一空心柱，该空心柱的侧壁具有若干个对称分布的凹槽，若干个凹槽内放置有相对于中心轴放射状分布的线圈；以及定子的外壳的外侧壁有磁铁。在本专利技术的一些实施例中，上述空心柱的外侧壁除凹槽外的其他部分和/或内侧壁有第二摩擦层。在本专利技术的一些实施例中，上述第二摩擦层为导电材料和/或绝缘材料，包括铜膜、铝膜、铂膜、金膜和银纤维膜、氧化铟锡、无机绝缘材料或有机绝缘材料。在本专利技术的一些实施例中，上述第一摩擦层自外向内包括插指电极和摩擦材料；其中，该插指电极为导电材料，该导电材料包括铜膜、铝膜、铂膜、金膜和银纤维膜或氧化铟锡；该摩擦材料为绝缘材料，该绝缘材料包括无机绝缘材料或有机绝缘材料。在本专利技术的一些实施例中，上述插指电极包括条状结构。在本专利技术的一些实施例中，上述发电机的转子还包括扇叶，该扇叶固定于底盘的垂直中心轴上，用于带动底盘绕中心轴杆转动。在本专利技术的一些实施例中，上述发电机通过外接电路连接至负载。本专利技术提出的发电机，具有以下有益效果：1、发电机包括转子和具有内壳和外壳的定子，转子穿插于定子的内壳和外壳之间，且转子与定子的接触面有第二摩擦层，定子与转子的接触面有第一摩擦层，当在外界能量作用下，扇叶带动转子转动，第一摩擦层和第二摩擦层相对滑动产生电荷实现发电，因此本专利技术的发电机具有摩擦纳米发电机的功能，具有高电压、低电流的特点，在收集低频率能源方面有绝对的优势，可实现对低频能源的有效利用；2、由于转子侧壁的凹槽中布置有线圈，且定子的外侧壁和内侧壁有磁铁，因此在转子绕中心轴杆转动时，转子侧壁上的线圈切割定子侧壁上磁铁的磁感线，产生电能，因此本专利技术的发电机还兼顾电磁感发电机的功能，具有高电流、低电压的特点，在收集高频率能源方面有绝对的优势，可实现对高频能源的有效利用；3、实现了基于摩擦纳米发电机的混合发电机对能源的收集，该器件能可持续的工作在不同频率的能源条件下，收集能量的频率范围宽，可用于能量收集、风力传感器和湿度传感器等环境监测方面；4、本专利技术还具有制备工艺成熟、选材广泛和成本低等优点。附图说明图1是本专利技术一实施例提出的发电机主体部分的结构示意图；图2-1至图2-9是图1中发电机的制备流程中各个阶段的示意图；图3是图1中发电机的摩擦纳米发电的工作原理图；图4是图1中发电机的电磁感应发电的工作原理图；图5是本专利技术另一实施例提出的发电机主体部分的结构示意图；图6-1至图6-9是图5中发电机的制备流程中各个阶段的示意图；图7是图5中发电机的摩擦纳米发电的工作原理图；图8-1是图5中发电机采用的强磁磁铁的示意图；图8-2是图8-1中强磁磁铁的电磁感应线的示意图；图8-3是图5中发电机电磁感应发电的工作原理示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。风能具有能量丰富、存在范围广、随处可见、清洁等优点而被利用。但是风能有不稳定性，频率随天气的变化而变化。摩擦纳米发电机的工作原理是：基于摩擦起电和静电感应的耦合，两种得失电子能力不同的材料之间发生相互摩擦，则在这两种材料的表面会产生等量异种电荷，形成一个内建电势差，在背电极和外接电流的条件下，系统构成回路并在在外电路中形成电流。到目前为止，摩擦纳米发电机的新型结构设计层出不穷，摩擦纳米发电机已经广泛的应用在能量收集、环境监测、无线传感、污水处理等领域。相比于提出时，能量的收集已经有质的飞跃，但是由于其具有高电压、低电流的特性，在直接应用上还是有一定的限制。最新的研究有将摩擦纳米发电机和其他发电原件或储能器件相结合。与储能元件的结合为：利用锂电池、超级电容器等对摩擦纳米发电机产生的电量进行转化与存储，在合适的时候供给所需的器件。与其他发电元件的结合为：摩擦纳米发电机与太阳能电池、压电发电、电磁感应发电机等结合作为混合发电机，可极大的扩展纳米发电机在能源领域的应用。基于以上分析，本专利技术提出一种发电机，包括：以中心轴杆为中心的定子和转子，其中：定子包括：外壳和内壳，所述外壳的内侧壁和/或所述内壳的外侧壁有第一摩擦层；转子包括：转子本体和底盘，其中：转子本体穿插于定子的外壳和内壳之间，并可沿外壳和内壳之间的空间滚动，其侧壁有第二摩擦层；底盘以中心轴杆为中心紧贴于定子的一端面，用于固定转子本体。因此本专利技术的发电机具有摩擦纳米发电机的功能，具有高电压、低电流的特点，在收集低频率能源方面有绝对的优势，可实现对低频能源的有效利用。在本专利技术的一些实施例中，上述转子本体由空心/实心的若干个小柱体组成，该若干个小柱体每一个的外侧壁具有若干个对称分布的凹槽，该凹槽内放置有线圈；外壳的外侧壁有N/S型磁铁，内壳的内侧壁有S/N型磁铁；底盘用于带动若干个小柱体自转并绕中心轴杆转动。从而使得在转子绕中心轴杆转动时，若干个小柱体同时进行自转，则转子侧壁上的线圈切割定子侧壁上磁铁的磁感线，产生电能，因此本实施例的发电机还兼顾电磁感发电机的功能，具有高电流、低电压的特点，在收集高频率能源方面有绝对的优势，可实现对高频能源的有效利用。在本专利技术的一些实施例中，上述小柱体的外侧壁，除凹槽外的其他部分有所述第二摩擦层。在本专利技术的一些实施例中，上述第一摩擦层的材料为导电材料；该导电材料包括铜膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发电机，包括：以中心轴杆为中心的定子和转子，其中：所述定子包括：外壳和内壳，所述外壳的内侧壁和/或所述内壳的外侧壁有第一摩擦层；所述转子包括：转子本体和底盘，其中：所述转子本体穿插于所述定子的外壳和内壳之间，并可沿所述外壳和内壳之间的空间转动或滚动，其侧壁有第二摩擦层；所述底盘以所述中心轴杆为中心紧贴于所述定子的一端面，用于固定所述转子本体。

【技术特征摘要】
1.一种发电机，包括：以中心轴杆为中心的定子和转子，其中：所述定子包括：外壳和内壳，所述外壳的内侧壁和/或所述内壳的外侧壁有第一摩擦层；所述转子包括：转子本体和底盘，其中：所述转子本体穿插于所述定子的外壳和内壳之间，并可沿所述外壳和内壳之间的空间转动或滚动，其侧壁有第二摩擦层；所述底盘以所述中心轴杆为中心紧贴于所述定子的一端面，用于固定所述转子本体。2.如权利要求1所述的发电机，其中，所述外壳和内壳呈圆筒状，所述内壳套设于所述外壳内。3.如权利要求1所述的发电机，其中，所述转子本体包括空心/实心的若干个小柱体，所述小柱体的外侧壁具有若干个对称分布的凹槽，所述凹槽内放置有线圈；所述外壳的外侧壁有N/S型磁铁，所述内壳的内侧壁有S/N型磁铁；所述若干个小柱体可沿所述外壳和内壳之间的空间滚动，以自转并绕所述中心轴杆公转。4.如权利要求3所述的发电机，其中，所述小柱体的外侧壁，除凹槽外的其他部分有所述第二摩擦层。5.如权利要求4所述的发电机，其中，所述第二摩擦层的材料为绝缘材料；所述绝缘材料包括有机绝缘材料或无机绝缘材料。6.如权利要求1至5中任一项所述的发电机，其中，所述第一摩擦层的材料为导电材料；所述导电材料包括铜膜、铝膜、铂膜、金膜和银纤维膜或氧化铟...

【专利技术属性】
技术研发人员：李从举，曹冉，王中林，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11