一种纳米摩擦式能量收集器制造技术

本发明专利技术涉及一种纳米摩擦式能量收集器，涉及能量收集器技术领域，包括摩擦电阵列以及用于容纳摩擦电阵列的外壳；外壳包括上端盖和下端盖，摩擦电阵列包括多个摩擦单元，所述摩擦单元分别与上端盖及下端盖连接，且摩擦单元与上端盖的夹角为锐角或者钝角。在工作时，当上端盖或者下端盖受到压力时，上端盖与下端盖在垂直方向贴合的同时产生相对移动以使相邻的摩擦单元挤压接触并生电，从而实现了将受到的直线方向的运动动能转换为摩擦电效应产生的电能并收集。由于本申请采用了摩擦电阵列，即设置了多个摩擦单元，能够在一次的受力挤压过程中实现了接触

【技术实现步骤摘要】
一种纳米摩擦式能量收集器


[0001]本专利技术涉及能量收集器
，特别是涉及一种纳米摩擦式能量收集器。

技术介绍

[0002]科技与时代的发展离不开对于能量的使用与开发，人类过去所使用的传统能源虽然实用且广泛，但其中存在着诸多隐患与缺陷，比如传统能源会对环境产生不可逆转的污染与伤害。同时，传统能源的低利用率以及不可再生性，使得对于新能源的需求与日俱增。在这样的时代背景下，为了获得更多的能源供给以及为了建立能源与环境的友好关系，清洁能源的研究与收集成为了十分具有前景的研究方向，清洁能源的能量收集装置的开发与设计也将成为下一个时代的热门。
[0003]未来生活中离不开多样的以可穿戴设备为代表的各种各样的电子设备终端，比如智能手表、传感器以及各种各样的体积小、分布广、应用广泛且不便于拆卸的电子设备。这些设备的供能目前采用的都是小型电池等供能装置，而其中存在的问题是：电池在使用结束后的废弃处理十分麻烦，不仅需要专门的垃圾分类，还会对环境产生影响，而且终端装置中的电池拆卸与更换也具有一定难度。
[0004]而纳米摩擦发电机(TENG)是一种体积小的能量收集器，它基于麦克斯韦转移电荷的新型能量收集和传感技术，具有工作功率低和功率密度高的特点。因此，纳米摩擦发电机(TENG)很适合用于体积小，供能需求小的可穿戴设备或者不易于更换电池的传感器中。此外，纳米摩擦发电机的电能生成条件简单，结构紧凑，只要使摩擦片单元产生接触
‑
分离便可产能，很适合用于取代传统电池在小型终端的地位。
[0005]现有技术中，已有接触摩擦式纳米发电机、滚动式摩擦纳米发电机以及机械压缩调控式摩擦纳米发电机等等，但尚不存在将直线运动的动能转换为电能的纳米摩擦式能量收集器，因此，设计出一款将直线运动的动能转换为电能的纳米摩擦式能量收集器，具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种纳米摩擦式能量收集器，以达到将直线运动的动能转换为摩擦电效应产生的电能并收集的目的。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种纳米摩擦式能量收集器，包括摩擦电阵列以及用于容纳所述摩擦电阵列的外壳；
[0009]所述外壳包括上端盖和下端盖；
[0010]所述摩擦电阵列包括多个摩擦单元；所述摩擦单元分别与所述上端盖及所述下端盖连接，且所述摩擦单元与所述上端盖的夹角为锐角或者钝角；
[0011]在工作时，当所述上端盖或者所述下端盖受到压力时，所述上端盖与所述下端盖在垂直方向贴合，同时所述上端盖与所述下端盖发生相对移动，以使相邻的所述摩擦单元
挤压摩擦并生电。
[0012]可选地，所述摩擦单元包括基底、第一电极件、第二电极件、第一摩擦件以及第二摩擦件；
[0013]所述基底的上端面与所述上端盖连接，所述基底的下端面与所述下端盖连接；所述基底的一侧面设置所述第一电极件，所述基底的另一侧面设置所述第二电极件；
[0014]所述第一摩擦件设置在所述第一电极件上，所述第二摩擦件设置在所述第二电极件上。
[0015]可选地，在工作时，一个摩擦单元的第一摩擦件与另一个摩擦单元的第二摩擦件接触，且所述第一摩擦件的材质与所述第二摩擦件的材质不同。
[0016]可选地，所述第一电极件与所述第二电极件上均设置有引线以输出电能。
[0017]可选地，所述摩擦单元的数量为10个。
[0018]可选地，所述外壳还包括回弹片组；
[0019]所述回弹片组的一端与所述上端盖的一端连接，所述回弹片组的另一端与所述下端盖的一端连接；
[0020]所述回弹片组，用于：
[0021]支撑所述上端盖以及所述下端盖；
[0022]在所述上端盖与所述下端盖发生相对移动且所述上端盖或者所述下端盖受到的压力撤离后，进行回弹复位。
[0023]可选地，所述回弹片组包括第一回弹片组以及第二回弹片组；
[0024]所述第一回弹片组的一端与所述上端盖的一端连接，所述第一回弹片组的另一端与所述下端盖的一端连接；
[0025]所述第二回弹片组的一端与所述上端盖的另一端连接，所述第二回弹片组的另一端与所述下端盖的另一端连接，且所述第二回弹片组与所述第一回弹片组对应设置。
[0026]可选地，所述第一回弹片组至少包括两个回弹片；所述第二回弹片组至少包括两个回弹片。
[0027]可选地，所述摩擦电阵列由多个同向平行放置的所述摩擦单元组成。
[0028]可选地，所述上端盖以及所述下端盖上均设置有通槽；所述摩擦单元通过所述通槽分别与所述上端盖和所述下端盖连接，且所述摩擦单元与所述上端盖的连接方式为旋转副。
[0029]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0030]本专利技术包括摩擦电阵列以及用于容纳摩擦电阵列的外壳；其中，摩擦电阵列包括多个摩擦单元，外壳包括上端盖和下端盖。工作时，上端盖或者下端盖受到压力，摩擦单元由于其自身具有一定强度且与外壳的上、下端盖连接，会使得上端盖与下端盖垂直方向贴合的同时产生相对移动；由于上端盖与下端盖发生相对移动，会使得相邻的摩擦单元挤压接触并生电。
[0031]此外，由于本申请采用了摩擦电阵列，即设置了多个摩擦单元，能够在一次的受力挤压过程中实现了接触
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分离面积增大的功能，极大地提升了输出功率与功率密度。
附图说明
[0032]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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本专利技术纳米摩擦式能量收集器的三维结构图；
[0034]图2为本专利技术纳米摩擦式能量收集器的单个摩擦单元的结构示意图；
[0035]图3为本专利技术纳米摩擦式能量收集器的工作原理图。
[0036]符号说明：
[0037]1—摩擦电阵列，11—第一摩擦件，12—第一电极件，13—基底，14—第二电极件，15—第二摩擦件，2—上端盖，3—下端盖，41—第一回弹片，42—第二回弹片，43—第三回弹片，44—第四回弹片。
具体实施方式
[0038]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。
[0039]本专利技术的目的是提供一种纳米摩擦式能量收集器，有效地将收到的直线方向的运动动能转换为摩擦电效应产生的电能并收集。
[0040]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米摩擦式能量收集器，其特征在于，所述纳米摩擦式能量收集器包括摩擦电阵列以及用于容纳所述摩擦电阵列的外壳；所述外壳包括上端盖和下端盖；所述摩擦电阵列包括多个摩擦单元；所述摩擦单元分别与所述上端盖及所述下端盖连接，且所述摩擦单元与所述上端盖的夹角为锐角或者钝角；在工作时，当所述上端盖或者所述下端盖受到压力时，所述上端盖与所述下端盖在垂直方向贴合，同时所述上端盖与所述下端盖发生相对移动，以使相邻的所述摩擦单元挤压摩擦并生电。2.根据权利要求1所述的纳米摩擦式能量收集器，其特征在于，所述摩擦单元包括基底、第一电极件、第二电极件、第一摩擦件以及第二摩擦件；所述基底的上端面与所述上端盖连接，所述基底的下端面与所述下端盖连接；所述基底的一侧面设置所述第一电极件，所述基底的另一侧面设置所述第二电极件；所述第一摩擦件设置在所述第一电极件上，所述第二摩擦件设置在所述第二电极件上。3.根据权利要求2所述的纳米摩擦式能量收集器，其特征在于，在工作时，一个摩擦单元的第一摩擦件与另一个摩擦单元的第二摩擦件接触，且所述第一摩擦件的材质与所述第二摩擦件的材质不同。4.根据权利要求2所述的纳米摩擦式能量收集器，其特征在于，所述第一电极件与所述第二电极件上均设置有引线以输出电能。5.根据权利要求1所述的纳米摩擦式能量收集器，其特征在于，所述摩擦单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠杰，杨超，彭艳，殷培伦，罗均，谢少荣，蒲华燕，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：