一种摩擦纳米发电机制造技术

本发明专利技术涉及纳米新能源、波浪能收集领域，公开了一种摩擦纳米发电机，该摩擦纳米发电机包括壳体和发电机组件，发电机组件置于壳体内部，且发电机组件包括若干发电机单元，其中，每个发电机单元包括两个相对设置的挡片、位于两个挡片之间的滚盘以及置于滚盘周侧且与两个挡片配合形成滚盘运动腔的滚道，其中：滚盘可相对于挡片沿滚道的内表面滚动地设置于滚盘运动腔内；至少一个挡片包括基板以及置于基板朝向滚盘一侧且相互绝缘的第一摩擦电极单元和第二摩擦电极单元。该摩擦纳米发电机结构紧凑，可在波浪激励作用下，基于滚盘的运动，依靠摩擦电极层产生交流电并加载给负载，实现对波浪能的吸收并转化为电能。

【技术实现步骤摘要】
一种摩擦纳米发电机
本专利技术涉及纳米新能源、波浪能收集领域，特别涉及一种摩擦纳米发电机。
技术介绍
现代社会资源环境的约束对于清洁可再生能源提出了更高的要求，而波浪能作为一种清洁能源具有极大的应用潜力，而现有波浪能收集技术一般采用电磁式发电机，存在技术复杂、成本较高等限制，且经过多年的发展，仍停留在小规模试验运行阶段。摩擦纳米发电技术的基本原理是利用摩擦(接触)在两表面(其中至少一个为绝缘材料)生成静电荷，当接触表面分离时，静电荷的分离产生电势差，驱动绝缘表面下感应电极中的自由电荷定向移动，从而收集环境中的机械能，并转化为电能。摩擦纳米发电技术尤其适用于收集低频运动的机械能，且具有结构简单、成本低、材料选择丰富等优势。将其应用于波浪能收集领域，将提供一条新的技术路径。因此，制造一种应用纳米摩擦发电技术的用于收集波浪的摩擦纳米发电机器显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术提供了一种摩擦纳米发电机，上述摩擦纳米发电机通过装置在波浪中晃动，基于内部结构间发生的摩擦产生电能，并供给负载，简洁的装置结构利于较好的吸收波浪能并将机械能转化为电能。为达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种摩擦纳米发电机，包括壳体和发电机组件，所述发电机组件置于所述壳体内部，且所述发电机组件包括若干发电机单元，其中，每个所述发电机单元包括两个相对设置的挡片、位于两个所述挡片之间的滚盘以及置于所述滚盘周侧且与两个所述挡片配合形成滚盘运动腔的滚道，其中：所述滚盘可相对于所述挡片沿所述滚道的内表面滚动地设置于所述滚盘运动腔内；至少一个所述挡片包括基板以及置于所述基板朝向所述滚盘一侧的第一摩擦电极单元和第二摩擦电极单元，所述第一摩擦电极单元和第二摩擦电极单元相互绝缘。上述摩擦纳米发电机中，摩擦纳米发电机包括壳体和置于壳体内部的发电机组件，而发电机组件包括若干发电机单元，每个发电机单元包括两个相对设置的挡片、位于两个挡片之间的滚盘以及置于滚盘周侧且与两个挡片配合形成滚盘运动腔的滚道。当壳体受到波浪等机械能激励时，每个发电机单元内的滚盘可相对于挡片在滚盘运动腔内、沿滚道的内表面滚动，且在该过程中滚盘与位于其两侧的至少一个挡片上的摩擦电极层不断摩擦，从而使得滚盘上产生电荷；该电荷可在相互绝缘的第一摩擦电极单元与第二摩擦电极单元上感应产生在第一摩擦电极单元与第二摩擦电极单元间来回移动的电荷，从而产生交流电供给负载。综上，本专利技术提供的摩擦纳米发电机结构紧凑，可在波浪的激励作用下，基于滚盘的运动，依靠摩擦电极层产生交流电并加载给负载，实现对波浪能的吸收并转化为电能。因此，上述摩擦纳米发电机通过装置在波浪中晃动中，基于内部结构间发生的摩擦产生电能，并供给负载，简洁的装置结构利于较好的吸收波浪能并将机械能转化为电能。优选地，所述滚盘为非绝缘材料制备的滚盘，每个所述挡片中：所述第一摩擦电极单元包括设置于所述基板朝向所述滚盘一侧表面的第一电极层、设置于所述第一电极层背离所述基板一侧的第一摩擦层；所述第二摩擦电极单元包括设置于所述基板朝向所述滚盘一侧表面的第二电极层、设置于所述第二电极层背离所述基板一侧的第二摩擦层；所述第一摩擦层和第二摩擦层的制备材料为绝缘材料。优选地，每个挡片中：所述第一摩擦电极单元包括至少一个第一电极层，所述第二摩擦电极单元包括至少一个第二电极层，且所述第一电极层与所述第二电极层交替排列。优选地，所述滚盘为绝缘材料制备的滚盘，每个所述挡片中：所述第一摩擦电极单元包括设置于所述基板朝向所述滚盘一侧表面的第一电极层；所述第二摩擦电极单元包括设置于所述基板朝向所述滚盘一侧表面的第二电极层。优选地，每个挡片中：所述第一摩擦电极单元包括至少一个第一电极层，所述第二摩擦电极单元包括至少一个第二电极层，且所述第一电极层与所述第二电极层交替排列。优选地，所述壳体还包括用于调节重心的配重部。优选地，所述发电机组件中，各所述发电机单元的挡片相互平行、且多个所述发电机单元沿垂直于所述挡片的方向排列。优选地，所述发电机组件中，前一所述发电机单元朝向后一所述发电机单元一侧的所述基板与后一所述发电机单元朝向前一所述发电机单元一侧的所述基板具有一体式结构。优选地，所述发电机组件中，多个所述发电机单元的滚道具有一体式结构，且各所述滚道配合形成一与所述挡片平行的安装板，所述安装板上设有与所述滚盘一一对应的通孔，每一对相互对应的通孔和滚盘中，所述通孔的孔壁形成与所述滚盘对应的滚道的内表面。优选地，所述发电机组件中，各所述发电机单元中，位于所述安装板同一侧的各挡片的基板具有一体式结构。优选地，所述滚盘与所述挡片平行设置。优选地，所述滚盘运动腔下侧曲率半径与所述滚盘曲率半径之差为6.25cm-100cm。优选地，还包括用于整流及调压的电源管理电路。优选地，所述电源管理电路的输入端与所述发电机组件中每个所述发电机单元内的所述摩擦电极层分别电连接。优选地，所述电源管理电路的输入端与所述发电机组件中每个所述发电机单元内的所述摩擦电极层并联后的整体输出端电连接。优选地，还包括用于连接每个所述发电单元内第一摩擦电极单元的第一导电体和用于连接每个所述发电单元中第二摩擦电极单元的第二导电体，所述第一导电体与所述第二导电体分别与所述电源管理电路的输入端电连接。附图说明图1为本专利技术实施例提供的摩擦纳米发电机结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的摩擦纳米发电机中发电机组件结构示意图；图3为本专利技术实施例结构中发电机单元剖切结构示意图；图4为本专利技术实施例结构中发电机单元正视图；图5为本专利技术实施例提供的摩擦纳米发电机安装配重部后在水面浮动的状态和受力情况图；图6为图5中结构在波浪中的运动过程图；图7为本专利技术实施例提供的摩擦纳米发电机中发电机单元的另一种结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的摩擦纳米发电机电路图；图9为本专利技术实施例提供的摩擦纳米发电机中一个发电机单元输出效果图。图标：110-封装外壳；120-封装盖板；200-发电机组件；210-滚道；211-滚盘运动腔；220-滚盘；230-挡片；231-基板；232-第一电极层；233-第一摩擦层；234-第二电极层；235-第二摩擦层；241-第一导电体；242-第二导电体；300-质量块；400-整流桥；500-电容；600-输出端。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图1-图3，本专利技术提供一种摩擦纳米发电机，包括壳体和发电机组件200，发电机组件200置于壳体内部，且发电机组件200包括若干发电机单元，其中，每个发电机单元包括两个相对设置的挡片230、位于两个挡片230之间的滚盘220以及置于滚盘220周侧且与两个挡片230配合形成滚盘运动腔211的滚道210，其中：滚盘220可相对于挡片230沿滚道210的内表面滚动地设置于滚盘运动腔211内；至少一个挡片230包括基板231以及置于基板231朝向滚盘220一侧的第一摩擦电极单元和第二摩擦电极单元，第一摩擦电极单元和第二摩擦电极单元相互绝缘。上述摩擦纳米发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摩擦纳米发电机，其特征在于，包括壳体和发电机组件，所述发电机组件置于所述壳体内部，且所述发电机组件包括若干发电机单元，其中，每个所述发电机单元包括两个相对设置的挡片、位于两个所述挡片之间的滚盘以及置于所述滚盘周侧且与两个所述挡片配合形成滚盘运动腔的滚道，其中：所述滚盘可相对于所述挡片沿所述滚道的内表面滚动地设置于所述滚盘运动腔内；至少一个所述挡片包括基板以及置于所述基板朝向所述滚盘一侧的第一摩擦电极单元和第二摩擦电极单元，所述第一摩擦电极单元和第二摩擦电极单元相互绝缘。

【技术特征摘要】
1.一种摩擦纳米发电机，其特征在于，包括壳体和发电机组件，所述发电机组件置于所述壳体内部，且所述发电机组件包括若干发电机单元，其中，每个所述发电机单元包括两个相对设置的挡片、位于两个所述挡片之间的滚盘以及置于所述滚盘周侧且与两个所述挡片配合形成滚盘运动腔的滚道，其中：所述滚盘可相对于所述挡片沿所述滚道的内表面滚动地设置于所述滚盘运动腔内；至少一个所述挡片包括基板以及置于所述基板朝向所述滚盘一侧的第一摩擦电极单元和第二摩擦电极单元，所述第一摩擦电极单元和第二摩擦电极单元相互绝缘。2.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述滚盘为非绝缘材料制备的滚盘，每个所述挡片中：所述第一摩擦电极单元包括设置于所述基板朝向所述滚盘一侧表面的第一电极层、设置于所述第一电极层背离所述基板一侧的第一摩擦层；所述第二摩擦电极单元包括设置于所述基板朝向所述滚盘一侧表面的第二电极层、设置于所述第二电极层背离所述基板一侧的第二摩擦层；所述第一摩擦层和第二摩擦层的制备材料为绝缘材料。3.根据权利要求2所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，每个挡片中：所述第一摩擦电极单元包括至少一个第一电极层，所述第二摩擦电极单元包括至少一个第二电极层，且所述第一电极层与所述第二电极层交替排列。4.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述滚盘为绝缘材料制备的滚盘，每个所述挡片中：所述第一摩擦电极单元包括设置于所述基板朝向所述滚盘一侧表面的第一电极层；所述第二摩擦电极单元包括设置于所述基板朝向所述滚盘一侧表面的第二电极层。5.根据权利要求4所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，每个挡片中：所述第一摩擦电极单元包括至少一个第一电极层，所述第二摩擦电极单元包括至少一个第二电极层，且所述第一电极层与所述第二电极层交替排列。6.根据权利要求1-5任一项所述的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述壳体还包括用于调节重心的配重部。7.根据权利要求1-6任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：许亮，钟伟，其他发明人请求不公开姓名，
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