一种新型发电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型发电机，涉及能源领域，包括第一发电层、第二发电层、U形固定层和外部变化磁场；第一发电层包括紧密相连的磁性掺杂材料层和第一电极层；第二发电层包括紧密相连的摩擦材料层和第二电极层；U形固定层能够产生弹性形变；第一电极层与摩擦材料层相向放置，通过U形固定层连接；在外部变化磁场作用下，磁性掺杂材料层响应磁场变化而产生运动，带动第一电极层与摩擦材料层发生接近分离运动或者相对滑动，从而产生交变电流。本实用新型专利技术采用钇铁石榴石粉末材料，且采用了kapton薄膜来进行固定，能够避免传统发电机中外界机械运动导致的电极损坏和有效材料污染等问题，改善和延长了发电机使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种新型发电机
本技术涉及能源领域，具体涉及一种新型发电机，该新型发电机能在磁场辅助下将机械能转化为电能。
技术介绍
发电即利用发电动力装置将水能、化石燃料(煤炭、石油、天然气等)的热能、核能以及太阳能、风能、地热能、海洋能等转换为电力。但是，现有发电机往往无法直接将水能、热能、核能以及太阳能、风能、地热能、海洋能等直接转换为电能，而是通过先将这些能源转化为机械能，驱动设备运转，通过切割磁感线的法拉第电磁感应原理进行发电。到20世纪80年代末，主要的发电形式是水力发电、火力发电和核能发电。其他能源发电形式虽然有多种,但规模都不大。3种主要形式所占的地位因各国能源资源的构成不同而异。世界上以火力发电为主，其发电量在总发电中所占比重为70％以上。但是，这种发电方式由于需要进行能源的多次转换，在转换中会大量的能量损耗，而且这些损耗的能量，特别是机械能方面的损耗，还会进一步对发电机件造成伤害，如发电电极损坏和有效材料的污染等，造成发电与维护成本的提高。人们一直苦苦追寻一种更清洁、更高效的新型发电机。
技术实现思路
为了克服传统发电机在构造上对发电机性能的影响，本技术提供一种新型发电机，该发电机将外界机械运动与发电组件分离，从而形成新型发电机，避免了传统发电机中外界机械运动导致的电极损坏和有效材料污染等问题。为了实现上述目的，本技术提供如下的技术方案：一种新型发电机，包括第一发电层、第二发电层、U形固定层和外部变化磁场；所述第一发电层包括紧密相连的磁性掺杂材料层和第一电极层；所述第二发电层包括紧密相连的摩擦材料层和第二电极层；所述U形固定层能够产生弹性形变；所述第一电极层与所述摩擦材料层相向放置，通过所述U形固定层连接；在外部变化磁场作用下，所述磁性掺杂材料层响应磁场变化而产生运动，带动所述第一电极层与所述摩擦材料层发生接近分离运动或者相对滑动，从而产生交流电信号；所述交流电信号储存在所述第一电极层和所述第二电极层中；所述磁性掺杂材料层包括钇铁石榴石粉末。本申请的新型发电机的基本原理是：利用摩擦在材料表面产生电荷，并使两者分离，从而产生极高的电势来驱动外电路的电子发生定向移动，并产生电能，以至于能够从环境中收集微弱的机械能并转换为电能。但是，如果发电时必须与外界机械运动接触，则容易导致发电电极和活性材料产生碰撞损耗和界面污染。同时外界环境因素如粉尘、水汽等，容易吸附在活性层表面，进而降低发电机性能。本技术采用钇铁石榴石粉末作为磁性材料，设计了一种简易的固定导电结构，能够避免传统发电机的缺点，无需与复杂的机械运动直接接触，改善和延长发电机的寿命。采用外部变化磁场和磁性掺杂材料层的相互作用，从而实现了在不接触发电组件的情况下对发电组件进行控制，避免了现有的发电机必须与外界机械运动接触，从而导致发电机的电极和活性材料产生碰撞损耗和界面污染，同时外界环境因素如粉尘、水汽等，容易吸附在活性层表面，进而降低摩擦发电机性能等问题。磁性掺杂材料层响应外部磁场的变化而产生运动，从而带动第一电极层与摩擦材料层发生接近分离运动或者相对滑动，由于摩擦电效应使得不同极性的电荷分离，从而产生交流电信号。采用钇铁石榴石作为磁性材料，该材料共振线宽较小，饱和磁化强度较低，介电损耗低，密度高。进一步的，当所述第一电极层与所述第二电极层之间通过导线连接，所述交流电信号在所述导线间形成电流，可对外提供电能。根据第一电极层与摩擦材料层的性质不同，两者间的接近分离运动或者相对滑动会导致正负电荷的分离并存储在第一、第二电极层上，形成的电势差。当第一电极层与第二电极层之间通过导线连接，电势差会驱动电荷在外电路中发生定向移动，即形成电流，导线连有负载时，对负载提供电能。进一步的，所述第一发电层与所述第二发电层面积相等。进一步的，所述U形固定层为kapton薄膜加热固定而成。采用的kapton薄膜有良好的化学稳定性、耐高温性、坚韧性、耐磨性、阻燃性、电绝缘性等，能在复杂的发电机应用环境中保持性质稳定。由kapton薄膜加热固化而形成的U形固定层，可以在外力作用下产生弹性形变，在外力撤销时迅速恢复原状(U形)，确保了第一电极层与摩擦材料层之间能稳定地发生周期性接近分离运动或者相对滑动，确保了交流电信号的稳定产生。进一步的，所述磁性掺杂材料层由钇铁石榴石粉末和聚二甲基硅氧烷薄膜混合而成。做为磁性掺杂材料层，需要迅速响应外部磁场变化而产生运动，从而带动整个发电机系统的启动发电，外部磁场频繁的变化导致磁性掺杂材料层的频繁运动。因此磁性掺杂材料层不仅需要有良好的磁性进行磁场响应，还需要有稳定的性质，能支撑住频繁地运动。只有采用钇铁石榴石粉末和聚二甲基硅氧烷薄膜混合而成的薄膜才能在磁力和强度方面都达到要求。进一步的，所述的钇铁石榴石粉末是采用固相法制备的。进一步的，所述第一电极层和第二电极层为铟锡氧化物半导体透明导电膜，所述摩擦材料层为聚二甲基硅氧烷薄膜。当第一电极层为铟锡氧化物半导体透明导电膜，摩擦材料层为聚二甲基硅氧烷薄膜，两者间的接近分离运动或者相对滑动会导致正电荷滞留并存储在第一电极层上，负电荷滞留在摩擦材料层并传导存储在第二电极层上。进一步的，所述外部变化磁场呈周期性变化。进一步的，所述外部变化磁场的周期性变化由磁性物质做周期性机械运动产生。当外部磁场呈周期性变化时，磁性掺杂材料层响应外部磁场的周期性变化而产生周期性运动，从而带动所述第一电极层与摩擦材料层发生周期性接近分离运动或者相对滑动，由于摩擦电效应使得不同极性的电荷分离，从而产生稳定的交流电信号。实施本技术，具有如下有益效果：在磁场辅助的条件下，采用钇铁石榴石作为磁性材料来制作新型发电机，采用了简易的U形kapton薄膜作为支撑结构，所设计的结构简单易做，能够节约成本，使结构更加简单，能够避免传统发电机中外界机械运动导致的电极损坏和有效材料污染等问题，改善和提高了发电机的使用寿命。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术的发电性能检测图；其中，1-磁性掺杂材料层，2-第一电极层，3-U形固定层，4-摩擦材料层，5-第二电极层，6-磁性物质，7-负载。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述。如图1所示，本技术是一种新型发电机，包括：由钇铁石榴石粉末和聚二甲基硅氧烷薄膜混合而成的磁性掺杂材料层1，铟锡氧化物半导体透明导电膜构成的第一电极层2和第二电极层5，由kapton薄膜加热固定而成的U形固定层3，聚二甲基硅氧烷薄膜构成的摩擦材料层4，由磁性物质6周期性机械运动而产生的外部周期磁场，和负载7。其中，第一电极层2和摩擦材料层4之间接触或分离设置，两端分别粘贴固定在U形固定层3上；磁性掺杂材料层1和第一电极层2粘贴在一块作为第一发电层，摩擦材料层4和第二电极层5粘贴在一块作为第二发电层，U形固定层3作为第一发电层与第二发电层的中间部分，使得全部法定组件构成一个整体。当磁性物质6在第二电极层5一侧做接近远离运动时，产生变化的磁场，磁性掺杂材料层1响应磁场的变化而发生运动，带动第一电极层2和摩擦材料层4发生接触/分离运动或相对滑动(当磁场变化方向完全垂直于磁性掺杂材料层1时，只做接触/分离运动，不完全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型发电机，其特征在于，包括第一发电层、第二发电层、U形固定层和外部变化磁场；所述第一发电层包括紧密相连的磁性掺杂材料层和第一电极层；所述第二发电层包括紧密相连的摩擦材料层和第二电极层；所述U形固定层能够产生弹性形变；所述第一电极层与所述摩擦材料层相向放置，通过所述U形固定层连接；在外部变化磁场作用下，所述磁性掺杂材料层响应磁场变化而产生运动，带动所述第一电极层与所述摩擦材料层发生接近分离运动或者相对滑动，从而产生交流电信号；所述交流电信号储存在所述第一电极层和所述第二电极层中；所述磁性掺杂材料层包括钇铁石榴石粉末。

【技术特征摘要】
1.一种新型发电机，其特征在于，包括第一发电层、第二发电层、U形固定层和外部变化磁场；所述第一发电层包括紧密相连的磁性掺杂材料层和第一电极层；所述第二发电层包括紧密相连的摩擦材料层和第二电极层；所述U形固定层能够产生弹性形变；所述第一电极层与所述摩擦材料层相向放置，通过所述U形固定层连接；在外部变化磁场作用下，所述磁性掺杂材料层响应磁场变化而产生运动，带动所述第一电极层与所述摩擦材料层发生接近分离运动或者相对滑动，从而产生交流电信号；所述交流电信号储存在所述第一电极层和所述第二电极层中；所述磁性掺杂材料层包括钇铁石榴石粉末。2.根据权利要求1所述新型发电机，其特征在于，当所述第一电极层与所述第二电极层之间通过导线连接，所述交流电信号在所述导线间形成电流，可对外提供电能。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祎辉，牛小东，魏华贤，程俊涛，邓勇，王莉，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：新型
国别省市：广东,44