本发明专利技术公开了一种具有稳恒直流输出的旋转耦合式摩擦纳米发电机，包括上摩擦发电部、绝缘转子层和下摩擦发电部，其中上摩擦发电部包括设置在绝缘转子层上方的上转子和上定子；上定子包括上定子基底、上摩擦面、上触发正开关和上触发负开关；上转子包括上转子基底、上正电极、上负电极、上正环状触发开关和上负环状触发开关；下摩擦发电部包括设置在绝缘转子层下方的下转子和下定子；下转子包括下转子基底、下正电极、下负电极、下正环状触发开关和下负环状触发开关；下定子包括下定子基底、下摩擦面、下触发正开关和下触发负开关，通过上摩擦发电部和下摩擦发电部电流输出相位互补，耦合后得到稳恒直流输出。合后得到稳恒直流输出。合后得到稳恒直流输出。
【技术实现步骤摘要】
一种具有稳恒直流输出的旋转耦合式摩擦纳米发电机
[0001]本专利技术涉及摩擦纳米发电机，具体涉及到一种具有稳恒直流输出的旋转耦合式摩擦纳米发电机。
技术介绍
[0002]传统旋转式摩擦纳米发电机具有交流、脉冲输出的特点，不能直接为电子产品供能，这就需要使用多种电阻元器件组成的外电路将其进行整合，最终使输出为稳恒直流信号；利用摩擦纳米发电机输出相位差互补的原理可以将输出电流耦合为双向恒流，再通过整流桥或电容等电子元器件将其整合为恒流输出信号；过于复杂的外电路系统会造成能源消耗，降低能量利用率；目前仍没有一种可以无需整流电路可直接输出稳恒直流信号的摩擦纳米发电机；因此一种具有高集成度、高稳定性、实现直接输出为稳恒直流信号的摩擦纳米发电机成为目前急需解决的难题。
技术实现思路
[0003]为了克服上述现有技术中的难点，本专利技术提供了一种具有稳恒直流输出的旋转耦合式摩擦纳米发电机，通过一种结构简单、设计合理、制备方式简单的机械能收集装置，实现从旋转模式的机械能直接转化为电能，且该电能具有稳恒直流电学输出。
[0004]技术方案
[0005]一种具有稳恒直流输出的旋转耦合式摩擦纳米发电机，包括上摩擦发电部、绝缘转子层 (19)和下摩擦发电部，其中上摩擦发电部包括设置在所述绝缘转子层(19)上方的上定子 (I)和上转子(II)；所述上定子(I)包括上定子基底(1)、上摩擦面(2)、上触发正开关 (3)和上触发负开关(4)；所述上转子II包括上转子基底(5)、上正电极(6)、上负电极 (7)、上正环状触发开关(8)和上负环状触发开关(9)；所述下摩擦发电部包括设置在所述绝缘转子层(19)下方的下转子(IV)和下定子(V)；所述下转子(IV)包括下转子基底(10)、下正电极(11)、下负电极(12)、下正环状触发开关(13)和下负环状触发开关(14)；所述下定子(I)包括下定子基底(15)、下摩擦面(16)、下触发正开关(17)和下触发负开关(18)。
[0006]在所述上定子(I)和所述上转子(II)完全接触的过程中，所述上触发正开关(3)和所述上触发负开关(4)始终与所述上正环状触发开关(8)和所述上负环状触发开关(9)接触滑动，此时输出为正向脉冲信号；在所述下转子(IV)和所述下定子(V)完全接触的过程中，所述下触发正开关(17)和所述下触发负开关(18)始终与所述下正环状触发开关(13) 和所述下负环状触发开关(14)接触滑动，输出为正向脉冲信号。
[0007]所述上定子(I)和所述下定子(V)的位置固定；所述上转子(II)和下转子(IV)围绕轴心沿顺时针方向错开角度为45
°
。
[0008]所述上定子(I)上定子(I)、所述下定子(V)，所述上转子(II)、所述下转子(IV) 均采用电路印刷法制备。
[0009]所述上触发正开关(3)、上触发负开关(4)、所述下触发正开关(17)和所述下触发
负开关(18)均为为圆形金属铜触点，触点直径为3mm。
[0010]所述上触发正开关(3)和上触发负开关(4)在摩擦面上的厚度与所述上摩擦层(2)的厚度一致；所述下触发正开关(17)和下触发负开关(18)在摩擦面上的厚度与所述下摩擦层(16)的厚度一致；所述上触发正开关(3)和所述上触发负开关(4)与上定子基底(1) 的上表面导通，并引出接线端；所述下定子(V)上的所述下触发正开关(17)和所述下触发负开关(18)与上述下定子基底(15)的下表面导通，并引出接线端。
[0011]所述上环状正触发开关(8)、所述上环状负触发开关(9)、所述下环状正触发开关(13)、所述下环状负触发开关(14)的宽度为3mm。
[0012]所述上摩擦发电部中的所述上摩擦层(2)、所述上正电极(6)、所述上负电极(7)，所述下摩擦发电部中的所述下摩擦层(16)、所述下正电极(11)、所述下负电极(12)均为90
°
扇形结构，半径均为10cm。
[0013]所述上定子基底(1)上表面、所述上转子基底(5)下表面、所述下转子基底(10)上表面、所述下定子基底(15)下表面，均采用电路印刷法接线，线宽为1mm，间距均大于3mm。
[0014]进一步的，所述上摩擦层(2)和下摩擦层(16)的材质为聚四氟乙烯(PTFE)。
[0015]有益效果
[0016]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果。
[0017]1)无需外接整流装置，可直接输出单向稳恒直流信号；
[0018]2)将复杂的接线高度集成，简单易操作；
[0019]3)空间占用率低，应用场景广泛；
[0020]4)在高速运动下保持触发开关与环状触发开关之间持续接触，机械阻力小。
附图说明
[0021]图1是本专利技术中旋转耦合式摩擦纳米发电机的整体结构示意图；
[0022]图2是本专利技术中旋转耦合式摩擦纳米发电机的整体结构平面俯视图；
[0023]图3是本专利技术中旋转耦合式摩擦纳米发电机的工作原理示意图；
[0024]图4是电荷转移过程所对应的波形示意图；
[0025]图5是本专利技术的耦合前的实际电流输出图；
[0026]图6是本专利技术的耦合后的实际电流输出图；
[0027]附图标记
[0028]上定子(I)：1
‑
上定子基底、2
‑
上摩擦层、3
‑
上触发正开关、4上
‑
触发负开关；
[0029]上转子II：5
‑
上转子基底、6
‑
上正电极、7
‑
上负电极、8
‑
上环状正触发开关、9
‑
上环状负触发开关、20
‑
导电孔；21
‑
上接线电路；
[0030]转子III：19
‑
绝缘转子层；
[0031]下转子IV：10
‑
下转子基底、11
‑
下正电极、12下
‑
负电极、13
‑
下环状正触发开关、14 下
‑
环状负触发开关、20
‑
导电孔；22
‑
下接线电路；
[0032]下定子V：15
‑
下定子基底、16下
‑
摩擦层、17
‑
下触发正开关、18
‑
下触发负开关。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的目的、技术方案更加清晰，下面结合图1
‑
图4，对本专利技术技术方案
进行详细阐述。
[0034]本专利技术公开了一种具有稳恒直流输出的旋转耦合式摩擦纳米发电机，包括上摩擦发电部 (TENG1)和下摩擦发电部(TENG2)，上摩擦发电部(TENG1)上定子(I)和转子II，下摩擦发电部(TENG2)包括下转子IV和下定子本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有稳恒直流输出的旋转耦合式摩擦纳米发电机，其特征在于：一种具有稳恒直流输出的旋转耦合式摩擦纳米发电机，包括上摩擦发电部、绝缘转子层(19)和下摩擦发电部，其中上摩擦发电部包括设置在所述绝缘转子层(19)上方的上定子(I)和上转子(II)；所述上定子(I)包括上定子基底(1)、上摩擦面(2)、上触发正开关(3)和上触发负开关(4)；所述上转子II包括上转子基底(5)、上正电极(6)、上负电极(7)、上正环状触发开关(8)和上负环状触发开关(9)；所述下摩擦发电部包括设置在所述绝缘转子层(19)下方的下转子(IV)和下定子(V)；所述下转子(IV)包括下转子基底(10)、下正电极(11)、下负电极(12)、下正环状触发开关(13)和下负环状触发开关(14)；所述下定子(I)包括下定子基底(15)、下摩擦面(16)、下触发正开关(17)和下触发负开关(18)。2.根据权利要求1所述的一种具有稳恒直流输出的旋转耦合式摩擦纳米发电机，其特征在于：在所述上定子(I)和所述上转子(II)完全接触的过程中，所述上触发正开关(3)和所述上触发负开关(4)始终与所述上正环状触发开关(8)和所述上负环状触发开关(9)接触滑动，此时输出为正向脉冲信号；在所述下转子(IV)和所述下定子(V)完全接触的过程中，所述下触发正开关(17)和所述下触发负开关(18)始终与所述下正环状触发开关(13)和所述下负环状触发开关(14)接触滑动，输出为正向脉冲信号。3.根据权利要求2所述的一种具有稳恒直流输出的旋转耦合式摩擦纳米发电机，其特征在于：所述上定子(I)和所述下定子(V)的位置固定；所述上转子(II)和下转子(IV)围绕轴心沿顺时针方向错开角度为45
°
。4.根据权利要求1所述的一种具有稳恒直流输出的旋转耦合式摩擦纳米发电机，其特征在于：所述上定子(I)上定子(I)、所述下定子(V)，所述上转子(II)、所述下转子(IV)均采用电路印刷法制备。5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：尚婉玉，顾广钦，阮浩然，宋海香，
申请(专利权)人：安阳工学院，
类型：发明
国别省市：
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