一种轮胎式摩擦纳米发电机制造技术

本发明专利技术公开一种轮胎式摩擦纳米发电机，涉及发电机技术领域，包括轮胎和用于支撑所述轮胎的轮毂；所述轮胎内侧设置有环形槽，所述环形槽内用于放置球形摩擦体，所述球形摩擦体滚动设置于所述环形槽内；所述环形槽内壁上固定设置有环形摩擦层，所述球形摩擦体与所述环形摩擦层接触连接；所述环形槽内对称设置有两个电极层，所述电极层位于所述环形槽和所述环形摩擦层之间。本发明专利技术提供的轮胎式摩擦纳米发电机，能够收集轮胎旋转的机械能，并将其转化为电能。电能。电能。

【技术实现步骤摘要】
一种轮胎式摩擦纳米发电机


[0001]本专利技术涉及发电机
，特别是涉及一种轮胎式摩擦纳米发电机。

技术介绍

[0002]汽车的出现，改变了人们的出行方式。轮胎作为汽车的重要组成部分，无时无刻不在转动，会产生旋转形式的机械能。但目前这部分能量大多都浪费掉了，造成了一定程度上的能源损失，这在面临能源危机的社会背景下显然是十分不合适的。因此，如何收集轮胎转动产生的机械能并加以利用是有待解决的。目前，有三种转换方法收集环境中的能量，即电磁、压电和摩擦电机制。而其中，摩擦纳米发电机又以其环境友好、可持续、制造成本低等优点著称。
[0003]摩擦纳米发电机(TENG)自问世以后，在基础研究和技术应用方面取得了飞速发展，它的工作原理基于摩擦起电效应和静电感应效应的耦合。它可以用来收集不同形式的机械能，包括人体运动、振动、风能、波浪能等。但如何应用于收集旋转形式的机械能还有待解决。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种轮胎式摩擦纳米发电机，以解决上述现有技术存在的问题，能够收集旋转的机械能，并将其转化为电能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种轮胎式摩擦纳米发电机，包括轮胎和用于支撑所述轮胎的轮毂；所述轮胎内侧设置有环形槽，所述环形槽内用于放置球形摩擦体，所述球形摩擦体滚动设置于所述环形槽内；所述环形槽内壁上固定设置有环形摩擦层，所述球形摩擦体与所述环形摩擦层接触连接；所述环形槽内对称设置有两个电极层，所述电极层位于所述环形槽和所述环形摩擦层之间，两个电极层之间通过导线串行外接有负载，负载为用电器件或电能储存转化部件。本专利技术可将圆周方向上由旋转产生的机械能转化为电能，通过圆周方向上球形摩擦体与环形摩擦层的接触摩擦产生电荷。本专利技术轮胎式摩擦纳米发电机的工作原理为，球形摩擦体会与轮胎环形槽内部的环形摩擦层发生摩擦，摩擦过程中产生电荷，从而在两个电极层之间形成电势差，电势差会驱使电极层内部的电荷产生定向移动，从而产生电流。工作过程中，轮胎转动，做顺时针或逆时针方向旋转运动，由于离心力作用，球形摩擦体会在环形槽内做圆周运动，球形摩擦体会与铺设在槽内环形摩擦层发生接触摩擦，摩擦过程中产生电荷，从而在电极层形成电势差，电势差会驱使电极层内部的电荷产生定向移动，从而产生电流。
[0007]可选的，两个所述电极层分别为第一电极层和第二电极层；所述第一电极层和第二电极层对称布置于所述环形槽所在虚拟圆的直径两侧。
[0008]可选的，所述球形摩擦体的材质与所述环形摩擦层的材质存在电子得失能力差异，优选二者采用电子得失能力差异大的材料；所述球形摩擦体在所述环形摩擦层表面接
触过程中，表面产生电荷。
[0009]可选的，所述轮胎采用绝缘材质制成，例如树脂等。
[0010]可选的，所述球形摩擦体和所述环形摩擦层接触的表面部分或全部设有纳米结构或微米结构。
[0011]可选的，所述第一电极层和第二电极层均为弧形结构。
[0012]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0013]本专利技术提供的轮胎式摩擦纳米发电机，工作过程中，轮胎转动，做顺时针或逆时针方向旋转运动，由于离心力作用，封闭在环形槽内的球形摩擦体会在环形槽内固定轨道上做圆周运动，球形摩擦体会与铺设在槽内的环形摩擦层发生接触摩擦，摩擦过程中产生电荷，从而在左右两个电极层形成电势差，电势差会驱使电极层内部的电荷产生定向移动，从而产生电流。这种将摩擦纳米发电与轮胎结合在一起的发电装置能够利用轮胎旋转的特性，收集圆周方向旋转产生的机械能，并将其转化为电能，保留了摩擦纳米发电机高电压输出的优势，从而弥补摩擦纳米发电机低电流密度输出的缺陷，有效提高能量转换效率。
附图说明
[0014]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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本专利技术提供的轮胎式摩擦纳米发电机的立体结构示意图；
[0016]图2为本专利技术提供的轮胎式摩擦纳米发电机的剖面图示意图；
[0017]图3为本专利技术提供的轮胎式摩擦纳米发电机中内部结构示意图；
[0018]图4为本专利技术提供的轮胎式摩擦纳米发电机中的球形摩擦体的等轴测图；
[0019]图5为本专利技术提供的轮胎式摩擦纳米发电机中环形摩擦层的等轴测图；
[0020]图6为本专利技术提供的轮胎式摩擦纳米发电机的发电原理图；
[0021]附图标记说明：1
‑
轮胎；2
‑
环形槽；3
‑
轮毂；4
‑
球形摩擦体；5
‑
环形摩擦层；6
‑
电极层。
具体实施方式
[0022]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。
[0023]本专利技术的目的是提供一种轮胎式摩擦纳米发电机，以解决上述现有技术存在的问题，能够收集旋转的机械能，并将其转化为电能。
[0024]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。
[0025]实施例一
[0026]如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例提供的轮胎式摩擦纳米发电机包括：配
套设置的轮胎1和轮毂3，轮胎1内设置一环形槽2，用于存放球形摩擦体4；轮毂3用于支撑轮胎1旋转；球形摩擦体4封闭于轮胎1内部环形槽2中，可沿环形槽360度运动；摩擦层包括球形摩擦体4、环形摩擦层5；电极层6包括第一电极层、第二电极层。第一电极层贴于环形槽2内中轴线左侧，第二电极层贴于环形槽2内中轴线右侧。
[0027]球形摩擦体4与环形摩擦层5表面材料存在摩擦电极序差异，在摩擦过程中，球形摩擦体4的表面和环形摩擦层5的表面产生异号电荷，电极层6之间形成电势差，形成电流。通过对汽车行驶过程中，轮胎1旋转机械能的利用，能够有效提高车辆能量的利用率。为了在工作过程中产生更多的电量，球形摩擦体4和环形摩擦层5应选择电极序列差距大的材料作为摩擦层的材料。
[0028]为了提高轮胎式摩擦纳米发电机的电力输出，可以在环形摩擦层5表面上制造微结构，该微结构为包括纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米棒、纳米花、纳米沟槽、微米沟槽、纳米锥、微米锥、纳米球和微米球状结构中任意组合的阵列结构，提供大的接触面积，从而在表面上产生更多的摩擦电荷，增强输出的电能。
[0029]本专利技术所提出的轮胎式摩擦纳米发电机的工作原理是基于摩擦电效应和静电感应的结合。当球形摩擦体4在环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轮胎式摩擦纳米发电机，其特征在于：包括轮胎和用于支撑所述轮胎的轮毂；所述轮胎内侧设置有环形槽，所述环形槽内用于放置球形摩擦体，所述球形摩擦体滚动设置于所述环形槽内；所述环形槽内壁上固定设置有环形摩擦层，所述球形摩擦体与所述环形摩擦层接触连接；所述环形槽内对称设置有两个电极层，所述电极层位于所述环形槽和所述环形摩擦层之间。2.根据权利要求1所述的轮胎式摩擦纳米发电机，其特征在于：两个所述电极层分别为第一电极层和第二电极层；所述第一电极层和第二电极层对称布置于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭艳，张韶祥，李忠杰，钟宋义，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：