摩擦发电机制造技术

本发明专利技术提供了一种摩擦发电机，涉及发电机技术领域，解决了现有技术中存在的摩擦纳米发电机发电效率相对低的技术问题。该装置包括座体、类棘轮组件以及可移动组件，其中，类棘轮组件与座体转动连接，可移动组件位于座体内，可移动组件沿类棘轮组件的周向方向分布且可移动组件能与类棘轮组件相接触；可移动组件与座体之间和/或可移动组件与类棘轮组件之间存在摩擦发电单元；当类棘轮组件转动时，可移动组件能做直线往复运动以实现摩擦发电单元摩擦生电。本发明专利技术用于外界风能或水流能等带动扇叶转动，产生电能输出，实现环境能量俘获。

【技术实现步骤摘要】
摩擦发电机
本专利技术涉及发电机
，尤其是涉及一种基于类棘轮的增频运动模式转换型摩擦/电磁复合发电机。
技术介绍
随着现代生活水平不断提高，生活节奏不断加快，出现了应用方便、对环境依赖度低的自发电设备可用于满足未来的能量需求。摩擦起电是自然界中最常见的一种现象之一，通过物体和物体之间相互进行摩擦，就会使一方带上负电，另一方带上正电，但摩擦电又很难被收集和利用，因此往往被忽视。2006年，美国佐治亚理工学院教授王中林等成功地在纳米尺度范围内将机械能转换成电能，研制出世界上最小的发电机-纳米发电机。纳米发电机的基本原理是：当纳米线(NWs)在外力下动态拉伸时，纳米线中生成压电电势，相应瞬变电流在两端流动以平衡费米能级。现有的摩擦发电机有四种基本工作模式，分别为接触-分离模式、水平滑动模式、单电极模式以及独立层模式，通过高分子聚合物与金属电极之间或者高分子聚合物之间构成摩擦面进行工作。当前的摩擦发电机的结构的限制以及采用的发电模式单一，存在发电量相对少、发电效率相对低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种摩擦发电机，解决了现有技术中存在的摩擦纳米发电机发电效率相对低的技术问题。本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供的一种摩擦发电机，包括座体、类棘轮组件以及可移动组件，其中，所述类棘轮组件与所述座体转动连接，所述可移动组件位于所述座体内，所述可移动组件沿所述类棘轮组件的周向方向分布且所述可移动组件能与所述类棘轮组件相接触；所述可移动组件与所述座体之间和所述可移动组件与所述类棘轮组件之间存在摩擦发电单元；当所述类棘轮组件转动时，所述可移动组件能做直线往复运动以实现所述摩擦发电单元摩擦生电。优选地，所述座体内设置有径向隔板，所述径向隔板分离相邻的两个所述可移动组件，所述径向隔板以及所述可移动组件上设置有摩擦电极层且两者的所述摩擦电极层形成接触-分离模式发电单元，当所述可移动组件与所述类棘轮组件类棘轮的齿根相接触时，所述径向隔板上的所述摩擦电极层与对应的所述可移动组件所述摩擦电极层相接触。优选地，所述径向隔板沿所述类棘轮组件的周向方向均匀分布在所述座体内且所述径向隔板沿所述座体的径向方向延伸，所述可移动组件位于两个所述径向隔板之间且所述可移动组件与相邻两侧的所述径向隔板之间均存在接触-分离模式发电单元。优选地，所述径向隔板靠近所述座体中心的一侧设置有周向隔板，所述周向隔板连接相邻的两个所述径向隔板，所述可移动组件穿过所述周向隔板且所述可移动组件靠近所述类棘轮组件一端的端部与所述周向隔板之间设置有弹性件。优选地，所述周向隔板围成的形状与所述座体侧部的形状相一致且所述周向隔板围成的轮廓形状为正棱柱状；所述周向隔板分别与所述座体侧部对应的侧面相平行，所述径向隔板远离所述周向隔板的一端向所述座体侧部对应的棱边延伸。优选地，所述座体端部的内侧面上设置有摩擦电极层，所述可移动组件与所述座体端部内侧面相贴合的面上设置有摩擦电极层，所述座体上的所述摩擦电极层与所述可移动组件上对应的所述摩擦电极层形成水平滑动模式发电单元。优选地，所述类棘轮组件类棘轮的侧壁上设置有摩擦材料，所述可移动组件与所述类棘轮相抵接的面上设置有导电材料，所述类棘轮组件上的摩擦材料与所述可移动组件上的导电材料形成单电极模式发电单元。优选地，所述类棘轮组件的类棘轮上设置有磁铁，所述座体上设置有线圈，所述磁铁随所述类棘轮组件时，所述线圈能做切割磁感线运动。优选地，所述磁铁沿所述类棘轮的周向方向均匀插入所述类棘轮且所述磁铁的轴线与所述类棘轮的轴线平行；所述座体的端部上设置有线圈安装轴，所述线圈安装轴沿所述座体的周向方向均匀分布在所述座体的端面上，所述线圈套设在所述线圈安装轴上。优选地，所述可移动组件包括滑块和导杆件，所述滑块与所述导杆件相连接，所述导杆件穿过设置在所述座体内的周向隔板且所述导杆件自由端的抵接部与所述类棘轮组件相接触，所述导杆件上套设有弹性件且所述弹性件位于所述周向隔板以及所述抵接部之间。优选地，所述滑块与所述周向隔板之间存在接触-分离模式发电单元，当所述可移动组件与所述类棘轮组件类棘轮的齿根相接触时，所述周向隔板上的摩擦电极层与所述滑块上的摩擦电极层相接触。优选地，所述导杆件包括柱形部和所述抵接部，所述柱形部与所述抵接部相连接，所述柱形部插入所述滑块且所述柱形部上套设有所述弹性件，所述抵接部与所述类棘轮组件相接触的面为弧形面。优选地，所述摩擦发电机还包括导向组件，所述导向组件包括限位杆和导向孔，所述导向孔设置在所述可移动组件上，所述限位杆穿过所述导向孔且所述限位杆与所述座体相连接，所述可移动组件在所述导向孔与所述限位杆的配合下做直线运动。优选地，所述座体包括基座、外壳和端盖，所述外壳夹设在所述基座和所述端盖之间且所述外壳与所述基座和所述端盖相连接；所述类棘轮组件的类棘轮位于所述座体内且所述类棘轮组件的转轴与所述基座以及所述端盖通过轴承转动连接；所述转轴突出所述端盖的一端设置有扇叶。优选地，所述径向隔板上设置有限位凹槽，所述端盖上设置有限位凸起，所述限位凸起插入对应的所述限位凹槽内。本专利技术的一种摩擦发电机，采用连续旋转运动作为输入源带动类棘轮组件的类棘轮旋转，类棘轮安装在座体内，当类棘轮转动时，可移动组件能做直线往复运动以实现摩擦发电单元摩擦生电；本专利技术结构简单、稳定性高，发电密度大，通过结构的设计使发电机频率增加，解决了现有技术中存在的摩擦纳米发电机发电效率相对低的技术问题。本专利技术优选技术方案至少还可以产生如下技术效果：类棘轮组件的类棘轮上设置有磁铁，座体上设置有线圈，磁铁随类棘轮组件时，线圈可以与磁体相互感应产生电磁发电，通过增加电磁复合发电，可以使发电机的输出得到更大的提高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的摩擦发电机的整体结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的摩擦发电机的粘贴有摩擦电极层的基座的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的摩擦发电机的基座底部结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的摩擦发电机的基座的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的摩擦发电机的粘贴有摩擦电极层的可移动组件的结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的摩擦发电机的滑块的结构示意图；图7是本专利技术实施例提供的摩擦发电机的导杆件的结构示意图；图8是本专利技术实施例提供的摩擦发电机的粘贴有摩擦材料的类棘轮组件的结构示意图；图9是本专利技术实施例提供的摩擦发电机的类棘轮的结构示意图；图10是本专利技术实施例提供的摩擦发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摩擦发电机，其特征在于，包括座体(1)、类棘轮组件(2)以及可移动组件(3)，其中，/n所述类棘轮组件(2)与所述座体(1)转动连接，所述可移动组件(3)位于所述座体(1)内，所述可移动组件(3)沿所述类棘轮组件(2)的周向方向分布且所述可移动组件(3)能与所述类棘轮组件(2)相接触；所述可移动组件(3)与所述座体(1)之间以及所述可移动组件(3)与所述类棘轮组件(2)之间存在摩擦发电单元；当所述类棘轮组件(2)转动时，所述可移动组件(3)能做直线往复运动以实现所述摩擦发电单元摩擦生电。/n

【技术特征摘要】
1.一种摩擦发电机，其特征在于，包括座体(1)、类棘轮组件(2)以及可移动组件(3)，其中，
所述类棘轮组件(2)与所述座体(1)转动连接，所述可移动组件(3)位于所述座体(1)内，所述可移动组件(3)沿所述类棘轮组件(2)的周向方向分布且所述可移动组件(3)能与所述类棘轮组件(2)相接触；所述可移动组件(3)与所述座体(1)之间以及所述可移动组件(3)与所述类棘轮组件(2)之间存在摩擦发电单元；当所述类棘轮组件(2)转动时，所述可移动组件(3)能做直线往复运动以实现所述摩擦发电单元摩擦生电。


2.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，所述座体(1)内设置有径向隔板(11)，所述径向隔板(11)分离相邻的两个所述可移动组件(3)，所述径向隔板(11)以及所述可移动组件(3)上设置有摩擦电极层(4)且两者的所述摩擦电极层(4)形成接触-分离模式发电单元，当所述可移动组件(3)与所述类棘轮组件(2)类棘轮(21)的齿根相接触时，所述径向隔板(11)上的所述摩擦电极层(4)与所述可移动组件(3)的所述摩擦电极层(4)相接触。


3.根据权利要求2所述的摩擦发电机，其特征在于，所述径向隔板(11)沿所述类棘轮组件(2)的周向方向均匀分布在所述座体(1)内且所述径向隔板(11)沿所述座体(1)的径向方向延伸，所述可移动组件(3)位于两个所述径向隔板(11)之间且所述可移动组件(3)与相邻两侧的所述径向隔板(11)之间均存在接触-分离模式发电单元。


4.根据权利要求3所述的摩擦发电机，其特征在于，所述径向隔板(11)靠近所述座体(1)中心的一侧设置有周向隔板(12)，所述周向隔板(12)连接相邻的两个所述径向隔板(11)，所述可移动组件(3)穿过所述周向隔板(12)且所述可移动组件(3)靠近所述类棘轮组件(2)一端的端部与所述周向隔板(12)之间设置有弹性件(7)。


5.根据权利要求4所述的摩擦发电机，其特征在于，所述周向隔板(12)围成的形状与所述座体(1)侧部的形状相一致且所述周向隔板(12)围成的轮廓形状为正棱柱状；所述周向隔板(12)分别与所述座体(1)侧部对应的侧面相平行，所述径向隔板(11)远离所述周向隔板(12)的一端向所述座体(1)侧部对应的棱边延伸。


6.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，所述座体(1)端部的内侧面上设置有摩擦电极层(4)，所述可移动组件(3)与所述座体(1)端部内侧面相贴合的面上设置有摩擦电极层(4)，所述座体(1)上的所述摩擦电极层(4)与对应的所述可移动组件(3)上的所述摩擦电极层(4)形成水平滑动模式发电单元。


7.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，所述类棘轮组件(2)类棘轮(21)的侧壁上设置有摩擦材料，所述可移动组件(3)与所述类棘轮(21)相抵接的面上设置有导电材料，所述类棘轮组件(2)上的摩擦材料与所述可移动组件(3)上的导电材料形成单电极模式发电单元。


8.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，所述类棘轮组件(2)的类...

【专利技术属性】
技术研发人员：程廷海，高琪，李义康，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