一种压电摩擦电旋转式能量收集器制造技术

本发明专利技术公开了一种压电摩擦电旋转式能量收集器，包括外壳、中心轴和发电组件，中心轴设置于外壳内并与外壳周向相对固定，发电组件包括拱形压电片、滑动轴、第一电极层、第一薄膜层、第二电极层和第二薄膜层，中心轴外周面上沿周向设置多个拱形压电片，外壳内沿径向滑动设置分别与各拱形压电片相对应的多个滑动轴，各滑动轴远离中心轴的一端端面上依次设置第一电极层和第一薄膜层，外壳内周面上设置分别与各第一电极层对应的多个第二电极层，各第二电极层内侧面上设置第二薄膜层，滑动轴与其一端的第一电极层和第一薄膜层的整体径向长度小于与其对应的拱形压电片与第二薄膜层间的径向间距。本发明专利技术能够实现小规模、持续性地为微小型设备供电。微小型设备供电。微小型设备供电。

【技术实现步骤摘要】
一种压电摩擦电旋转式能量收集器


[0001]本专利技术涉及摩擦纳米发电和压电发电
，特别是涉及一种压电摩擦电旋转式能量收集器。

技术介绍

[0002]近年来，物联网技术得到了空前的发展，几乎每种物品都可以和电产生关系，伴随电量的使用，为这些设备供电成为了亟待解决的问题。目前市面上，大部分的供能设备无法实现小规模的、可持续性的供电。随着技术人员提出摩擦纳米发电机的相关概念，微小型、可持续性供能成为了可能。纳米摩擦发电机是一种环境友好、可持续性、制造成本低的发电机，具有极佳的应用前景。同时，生活中大部分的物体都会产生运动，旋转作为运动的典型案例可以有很多种应用途径。将纳米摩擦发电机与旋转运动结合，将会有很多的可能，实现微小型设备的持续性供电。为此，我们提出一种压电摩擦电旋转式能量收集器，能够实现微小型设备的持续性供电。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种压电摩擦电旋转式能量收集器，以解决上述现有技术存在的问题，能够利用接触起电和静电感应的耦合作用以及压电效应收集旋转的能量，以实现小规模、持续性地为微小型设备供电。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]本专利技术提供一种压电摩擦电旋转式能量收集器，包括外壳、中心轴和发电组件，所述中心轴设置于所述外壳内并与所述外壳周向相对固定，所述发电组件包括拱形压电片、滑动轴、第一电极层、第一薄膜层、第二电极层和第二薄膜层，所述中心轴外周面上沿周向设置多个所述拱形压电片，各所述拱形压电片的拱形开口朝内设置，所述外壳内沿径向滑动设置分别与各所述拱形压电片相对应的多个所述滑动轴，各所述滑动轴远离所述中心轴的一端端面上依次设置所述第一电极层和所述第一薄膜层，所述外壳内周面上设置分别与各所述第一电极层对应的多个所述第二电极层，各所述第二电极层内侧面上设置所述第二薄膜层，各所述第二薄膜层分别与各所述第一薄膜层相对应设置，所述滑动轴与其一端的所述第一电极层和所述第一薄膜层的整体径向长度小于与其对应的所述拱形压电片与所述第二薄膜层间的径向间距，所述外壳旋转时，所述滑动轴沿径向往复移动分别冲击所述拱形压电片和所述第二薄膜层，所述拱形压电片由压电效应而产生电压，所述第一薄膜层与所述第二薄膜层实现周期性的接触分离，并由摩擦起电效应而产生电流。
[0006]优选地，所述外壳包括对称设置的两个半壳体，各所述半壳体内分别设置多个沿周向均匀分布的所述发电组件。
[0007]优选地，两个所述半壳体相对的两内侧面设置分别与各所述滑动轴相对应的第一半圆槽，两个所述半壳体中间设有卡位块，所述卡位块与两个所述半壳体周向固定连接，所述卡位块两侧面设置分别与各所述第一半圆槽对应并形成圆形滑道的第二半圆槽，各所述
圆形滑道中分别滑动连接一个所述滑动轴。
[0008]优选地，两个所述半壳体的外侧分别设有第一端盖和第二端盖，所述第一端盖和所述第二端盖上均设有多个限位卡凸，两个所述半壳体侧面设置分别各所述限位卡凸相对应的限位槽，所述限位卡凸插设于与其对应的所述限位槽中，所述中心轴一端伸入所述外壳内并穿过所述卡位块，另一端与所述第一端盖固定连接，所述中心轴伸入所述外壳内的端面上设置螺栓孔，紧固螺栓穿过所述第二端盖上的通孔与所述螺栓孔螺纹连接，将所述第一端盖、两个所述半壳体、所述卡位块和所述第二端盖压紧固定连接。
[0009]优选地，所述第一薄膜层为聚酰亚胺薄膜，所述第二薄膜层为PMMA薄膜。
[0010]优选地，所述中心轴外周面上沿周向设置多个安装槽，所述拱形压电片的两端分别安装在相邻两个所述安装槽内并通过工业用胶固定。
[0011]优选地，所述外壳内周面上设置均匀分布的多个圆形凸起，各所述第二电极层分别粘接在各所述圆形凸起的内侧面上，各所述第二薄膜层分别粘接在各所述第二电极层上。
[0012]优选地，所述第一电极层粘接在所述滑动轴远离所述中心轴的一端端面上，所述第一薄膜层粘接在所述第一电极层上。
[0013]优选地，所述第一薄膜层表面加工纳米结构或微米结构。
[0014]优选地，所述卡位块通过圆柱销与两个所述半壳体周向固定连接。
[0015]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0016]本专利技术提供一种压电摩擦电旋转式能量收集器，利用接触起电和静电感应的耦合作用，当两种不同的材料摩擦时，由于两种材料的得电子能力不同，致使其表面产生等量的相反电荷，随着伸缩轴的运动，两个电极层之间形成电势差，电势差会驱使电极层内部的感应电荷产生定向移动，从而产生电流；利用压电效应，当位于中心轴上的拱形压电片受到滑动轴冲击时，位于拱形压电片内的电介质在一定方向上受到外力的作用而变形，拱形压电片内部产生极化现象，同时拱形压电片两个相对表面上出现正负相反的电荷，从而产生电压。本专利技术基于接触起电和静电感应的耦合作用以及压电效应，吸收旋转产生的机械能，并将其转化为电能，供微小型设备的后续使用，从而实现小规模、持续性地为微小型设备供电的目的。
附图说明
[0017]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。
[0018]图1为本专利技术提供的压电摩擦电旋转式能量收集器的立体结构示意图；
[0019]图2为本专利技术提供的压电摩擦电旋转式能量收集器的主视图；
[0020]图3为本专利技术提供的压电摩擦电旋转式能量收集器的右视图；
[0021]图4为本专利技术提供的压电摩擦电旋转式能量收集器的爆炸图；
[0022]图5为本专利技术提供的压电摩擦电旋转式能量收集器的剖视图；
[0023]图6为本专利技术中发电组件的结构示意图；
[0024]图中：1
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外壳、2
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中心轴、3
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发电组件、4
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拱形压电片、5
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滑动轴、6
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第一电极层、7
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第一薄膜层、8
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第二电极层、9
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第二薄膜层、10
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半壳体、11
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第一半圆槽、12
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卡位块、13
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第二半圆槽、14
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第一端盖、15
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第二端盖、16
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限位卡凸、17
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限位槽、18
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紧固螺栓、19
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安装槽、20
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圆形凸起、21
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圆柱销。
具体实施方式
[0025]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压电摩擦电旋转式能量收集器，其特征在于：包括外壳、中心轴和发电组件，所述中心轴设置于所述外壳内并与所述外壳周向相对固定，所述发电组件包括拱形压电片、滑动轴、第一电极层、第一薄膜层、第二电极层和第二薄膜层，所述中心轴外周面上沿周向设置多个所述拱形压电片，各所述拱形压电片的拱形开口朝内设置，所述外壳内沿径向滑动设置分别与各所述拱形压电片相对应的多个所述滑动轴，各所述滑动轴远离所述中心轴的一端端面上依次设置所述第一电极层和所述第一薄膜层，所述外壳内周面上设置分别与各所述第一电极层对应的多个所述第二电极层，各所述第二电极层内侧面上设置所述第二薄膜层，各所述第二薄膜层分别与各所述第一薄膜层相对应设置，所述滑动轴与其一端的所述第一电极层和所述第一薄膜层的整体径向长度小于与其对应的所述拱形压电片与所述第二薄膜层间的径向间距，所述外壳旋转时，所述滑动轴沿径向往复移动分别冲击所述拱形压电片和所述第二薄膜层，所述拱形压电片由压电效应而产生电压，所述第一薄膜层与所述第二薄膜层实现周期性的接触分离，并由摩擦起电效应而产生电流。2.根据权利要求1所述的压电摩擦电旋转式能量收集器，其特征在于：所述外壳包括对称设置的两个半壳体，各所述半壳体内分别设置多个沿周向均匀分布的所述发电组件。3.根据权利要求2所述的压电摩擦电旋转式能量收集器，其特征在于：两个所述半壳体相对的两内侧面设置分别与各所述滑动轴相对应的第一半圆槽，两个所述半壳体中间设有卡位块，所述卡位块与两个所述半壳体周向固定连接，所述卡位块两侧面设置分别与各所述第一半圆槽对应并形成圆形滑道的第二半圆槽，各所述圆形滑道中分别滑动连接一个所述滑动轴。4.根据...

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