一种摩擦纳米发电机装置制造方法及图纸

本申请涉及摩擦纳米发电机技术领域，公开了一种摩擦纳米发电机装置，包括发电机和通风管道，发电机包括沿第一方向依次层叠设置的第一支撑部、第一导电层、摩擦层、第二导电层以及第二支撑部，摩擦层为振动膜，第一导电层和摩擦层之间设有第一垫片，第二导电层与摩擦层之间设有第二垫片；发电机还包括用于上述各部件固定为整体的固定部件；通风管道设置于发电机沿第二方向的一侧或相对的两侧，每一个通风管道包括与发电机连接的第一开口和远离发电机的第二开口，沿第一开口到第二开口的方向，通风管道沿垂直于第一开口到第二开口的方向的截面积逐渐增大，其中，第二方向垂直于第一方向。上述装置，能够实现发电机在低风速的条件下运行。下运行。下运行。

【技术实现步骤摘要】
一种摩擦纳米发电机装置


[0001]本申请涉及摩擦纳米发电机
，特别涉及一种摩擦纳米发电机装置。

技术介绍

[0002]摩擦纳米发电机是(TENG)是利用摩擦起电效应和静电感应效应耦合将环境中的机械能转换为电能的器件，具有无污染、结构简单、成本低、可收集低频机械能等优点。随着对摩擦纳米发电机的研究的发展，越来越多的研究设计了各种结构，各种材料的摩擦纳米发电机。
[0003]目前，广泛应用的收集风能的摩擦纳米发电机的其中一种结构是颤振结构，颤振结构是基于流体的相互作用导致的结构扑振与电极之间的接触分离，当超过临界速度时，流体压力会引起谐振弯曲不稳定性。但这些风力驱动的摩擦纳米发电机存在的一个关键问题是都需要一定的风场条件，不能在很低的风速下运行。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种摩擦纳米发电机装置，能够实现发电机在低风速的条件下运行。
[0005]为了达到上述目的，本申请提供一种摩擦纳米发电机装置，包括发电机和通风管道，其中：
[0006]所述发电机包括沿第一方向依次层叠设置的第一支撑部、第一导电层、摩擦层、第二导电层以及第二支撑部，所述第一导电层和所述摩擦层之间设有第一垫片，所述第二导电层与所述摩擦层之间设有第二垫片；所述发电机还包括用于将所述第一支撑部、所述第一导电层、所述第一垫片、所述摩擦层、所述第二垫片、所述第二导电层以及所述第二支撑部固定为整体的固定部件；所述摩擦层为振动膜，可在风力作用下振动与所述第一导电层和第二导电层接触分离；
[0007]所述通风管道设置于所述发电机沿第二方向的一侧或者相对的两侧，所述通风管道包括与所述发电机连接的第一开口和远离所述发电机的第二开口，沿所述第一开口指向所述第二开口的方向，所述通风管道沿垂直于所述第一开口到所述第二开口的方向的截面积逐渐增大，其中，所述第二方向垂直于所述第一方向。
[0008]本申请中的摩擦纳米发电机装置，通过在发电机的两端设置通风管道，并且通风管道的第二开口大于第一开口，可使得风在通风管道内时，第二开口处的风速小于第一开口处的风速。运行时，发电机利用摩擦起电和静电感应效应，采用接触
‑
分离式结构设计，即摩擦层与第一导电层和第二导电层之间产生不同电性的电荷，从而输出电能。在低风速的条件下，外界的风从其中一个第二开口进入对应的通风管道内，风的流速随着通道面积的减小而不断增大，并在第一开口处以一个较大的风速通过发电机，摩擦层在风力的作用下沿第一方向做上下往复的运动，摩擦层与第一导电层和第二导电层不断发生接触分离，由于摩擦层所带的负电荷与第一导电层和第二导电层所带的正电荷的数量之和相等，并且摩
擦层与第一导电层之间的感应距离以及摩擦层与第二导电层之间的感应距离会发生周期性的变化，从而导致第一导电层和第二导电层所带的感应电荷数目产生周期性变化，以产生正弦波形的交流电信号，有效的将风能转化为电能。风经过发电机后，由另一个第一开口进入对应的通风管道，再向第二开口流动，由于通道面积不断增大，可实现扩压降低风速的效果。
[0009]因此，本申请提供的摩擦纳米发电机装置，通过设置通道面积变化的通风管道，能够有效收集低风速下的风能，并有效转化为电能，使得低风速的条件下的输出性能得到有效提升。
[0010]优选地，当所述通风管道设置于所述发电机的两侧时，两个所述通风管道以所述发电机为中心对称设置。
[0011]优选地，所述第一开口的形状为长方形，且所述第一开口沿第一方向的两个侧边分别与所述第一支撑部和所述第二支撑部连接。
[0012]优选地，所述第一开口沿第三方向的尺寸为85mm
‑
90mm，和/或，所述第一开口的沿第一方向的尺寸为2mm
‑
6mm，所述第三方向垂直于所述第一方向，且垂直于所述第二方向。
[0013]优选地，所述第二开口的形状为正方形，且所述第二开口的边长为63mm
‑
70mm。
[0014]优选地，所述通风管道沿所述第一开口指向所述第二开口的方向的尺寸为75mm
‑
85mm。
[0015]优选地，所述通风管道包括多个亚克力板，每相邻两个所述亚克力板粘接以形成所述通风管道。
[0016]优选地，所述第一支撑部的材料为亚克力、金属或木材，和/或，所述第二支撑部的材料为亚克力、金属或木材。
[0017]优选地，所述摩擦层的材质为四氟乙烯、聚氯乙烯、尼龙、聚酰亚胺或氟化乙烯丙烯共聚物。
[0018]优选地，所述摩擦层的厚度为25μm
‑
35μm。
[0019]优选地，所述第一垫片的厚度为1.5mm
‑
2.5mm，和/或，所述第二垫片的厚度为1.5mm
‑
2.5mm。
附图说明
[0020]图1为本申请实施例中摩擦纳米发电机装置的结构的一种正视图；
[0021]图2为图1中发电机的结构的一种侧视图；
[0022]图3为图1中摩擦纳米发电机装置的结构的一种俯视图；
[0023]图4为图1中摩擦纳米发电机装置的一种工作原理示意图；
[0024]图5为图1中发电机未设置通风管道时在不同风速下的平均输出电压图；
[0025]图6为图1中发电机设置通风管道时在不同风速下的平均输出电压图；
[0026]图7a为图1中发电机未设置通风管道，外接可变电阻，风速为2m/s时的一种电压
‑
功率图；
[0027]图7b为图1中发电机未设置通风管道，外接可变电阻，风速为2m/s，功率最大时的一种电压
‑
能量图；
[0028]图8a为图1中摩擦纳米发电机装置外接可变电阻，风速为0.4m/s时的又一种电压
‑
功率图；
[0029]图8b为图1中摩擦纳米发电机装置外接可变电阻，风速为0.4m/s，功率最大时的又一种电压
‑
能量图；
[0030]图9a为图1中摩擦纳米发电机装置外接可变电阻，风速为2m/s时的又一种电压
‑
功率图；
[0031]图9b为图1中摩擦纳米发电机装置外接可变电阻，风速为2m/s，功率最大时的又一种电压
‑
能量图；
[0032]图10a为图1中摩擦纳米发电机装置在空调不同档位时的风速变化及电压输出示意图；
[0033]图10b为图1中摩擦纳米发电机装置在空调上下扫风模式时的风速变化及电压输出示意图。
[0034]图中：
[0035]1‑
发电机；11
‑
第一支撑部；12
‑
第一导电层；13
‑
第一垫片；14
‑
摩擦层；15
‑
第二垫片；16
‑
第二导电层；17
‑
第二支撑部；18
‑
固定部件；2
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种摩擦纳米发电机装置，其特征在于，包括发电机和通风管道，其中：所述发电机包括沿第一方向依次层叠设置的第一支撑部、第一导电层、摩擦层、第二导电层以及第二支撑部，所述第一导电层和所述摩擦层之间设有第一垫片，所述第二导电层与所述摩擦层之间设有第二垫片；所述发电机还包括用于将所述第一支撑部、所述第一导电层、所述第一垫片、所述摩擦层、所述第二垫片、所述第二导电层以及所述第二支撑部固定为整体的固定部件；所述摩擦层为振动膜，可在风力作用下振动与所述第一导电层和第二导电层接触分离；所述通风管道设置于所述发电机沿第二方向的一侧或者相对的两侧，所述通风管道包括与所述发电机连接的第一开口和远离所述发电机的第二开口，沿所述第一开口指向所述第二开口的方向，所述通风管道沿垂直于所述第一开口到所述第二开口的方向的截面积逐渐增大，其中，所述第二方向垂直于所述第一方向。2.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机装置，其特征在于，当所述通风管道设置于所述发电机的两侧时，两个所述通风管道以所述发电机为中心对称设置。3.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机装置，其特征在于，所述第一开口的形状为长方形，且所述第一开口沿第一方向的两个侧边分别与所述第一支撑部和所述第二支撑部连接。4.根据权利要求3所述的摩擦纳米发电机装置，其特征在于，所述第一开口沿第三方向的尺寸为85mm
‑
90mm，和/或，所述第一开口的沿第一方...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亚，朱文璇，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：新型
国别省市：