本发明专利技术公开的呼啦圈式摩擦纳米发电装置涉及发电设备领域，包括第一滚动体、第一摩擦层、第一电极层和环形壳体，第一摩擦层和第一电极层呈弧形或环形，壳体具有环形第一轨道槽，第一摩擦层和第一电极层设于第一轨道槽内，第一电极层外侧表面与壳体第一轨道槽外侧壁固连，第一电极层内侧表面与第一摩擦层外侧表面接触并固连，第一滚动体外壁包括由外而内设置相互接触且固连的环形的第二摩擦层和第二电极层，第一滚动体设于第一轨道槽内，壳体能在外力作用下绕外部部件旋转，壳体旋转时第一滚动体能在离心力和/或外力作用下沿第一轨道槽滚动且第二摩擦层外侧表面能与第一摩擦层内侧表面接触，第二摩擦层和第一摩擦层摩擦电极序不同。发电能力较高。发电能力较高。发电能力较高。
【技术实现步骤摘要】
一种呼啦圈式摩擦纳米发电装置
[0001]本专利技术涉及发电设备
，特别是涉及一种呼啦圈式摩擦纳米发电装置。
技术介绍
[0002]能源问题一直以来都是人类发展进程中的一个重要难题，针对能源问题，人们提出了多种发电方式，包括利用压电效应发电、利用电磁发电效应发电、利用摩擦发电效应发电等等。其中，摩擦纳米发电机的工作原理是基于摩擦起电效应和静电感应效应产生电力的发电设备，摩擦发电模式包括滑动式、独立式、接触分离式和单电极式，应用范围十分广泛。
[0003]现有的摩擦纳米发电多是将机械运动转化为摩擦发电部件水平面内的往复运动，如专利CN113630034A提供的摩擦纳米发电机、电子鱼漂及制备摩擦纳米发电机的方法，其是通过外力(例如鱼线被拉扯的力)作用在摩擦滑块上，当摩擦滑块在外力作用下与摩擦介电层发生相对滑动运动以产生相对摩擦时，摩擦介电层表面产生负电荷，该负电荷在第一电极和第二电极之间转移，以实现局部电荷平衡，此时第一电极与第二电极之间产生感应电流，该专利中摩擦介电层为平面，即现有的摩擦纳米发电装置缺少能够将低频机械运动转化为高频机械运动的结构，发电能力较低。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种呼啦圈式摩擦纳米发电装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够将人体晃动等外界的低频运动，转换为摩擦发电组件的高频运动，从而提高发电能力。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供了一种呼啦圈式摩擦纳米发电装置，包括第一滚动体、第一摩擦层、第一电极层和环形的壳体，所述第一摩擦层和所述第一电极层均呈弧形或环形，所述壳体具有环形的第一轨道槽，所述第一摩擦层和所述第一电极层均设置于所述第一轨道槽内，所述第一电极层的外侧表面与所述壳体的第一轨道槽外侧壁固定连接，所述第一电极层的内侧表面与所述第一摩擦层的外侧表面接触并固定连接，所述第一滚动体的外壁包括由外而内设置的相互接触且固定连接的环形的第二摩擦层和环形的第二电极层，所述第一滚动体用于设置于所述第一轨道槽内，所述壳体能够在外力的作用下绕外部部件旋转，所述壳体旋转时所述第一滚动体能够在离心力和/或外力的作用下沿所述第一轨道槽滚动且所述第二摩擦层的外侧表面能够与所述第一摩擦层的内侧表面接触，所述第二摩擦层和所述第一摩擦层具有不同的摩擦电极序。
[0007]优选的，还包括第二滚动体、第三电极层、第四电极层和环形的第三摩擦层，所述第三电极层和所述第四电极层均呈弧形，所述壳体的腔体内固定连接有环形的隔板，所述隔板将所述壳体的腔体分隔为所述第一轨道槽和环形的第二轨道槽，所述第三摩擦层、所述第三电极层和所述第四电极层均设置于所述第二轨道槽内，所述第三电极层的内侧表面
和所述第四电极层的内侧表面均与所述第三摩擦层的外侧表面接触并固定连接，所述第三电极的外侧表面和所述第四电极的外侧表面均与所述第二轨道槽的外侧壁固定连接，所述第三电极和所述第四电极互不接触，所述第二滚动体用于设置于所述第二轨道槽内，所述壳体旋转时所述第二滚动体能够在离心力的作用下沿所述第二轨道槽滚动且所述第二滚动体的外表面能够与所述第三摩擦层的内侧表面接触，所述第二滚动体的外表面与所述第三摩擦层具有不同的摩擦电极序。
[0008]优选的，还包括配重部件和连接装置，所述第一轨道槽设置于所述第二轨道槽的外侧，所述壳体的外壁上设有环形缺口，所述配重部件设置于所述壳体的外部，所述连接装置的一端与所述配重部件固定连接，所述连接装置的另一端能够穿过所述环形缺口伸入至所述第二轨道槽内并与所述第一滚动体固定连接，所述环形缺口沿所述壳体轴线方向的长度小于所述第一滚动体沿所述壳体轴线方向的长度，所述壳体旋转时所述配重部件能够在离心力的作用下带动所述连接装置沿所述环形缺口转动。
[0009]优选的，所述连接装置包括导向部件、支撑部件和摆绳，所述导向部件和所述摆绳均设置于所述壳体的外部，所述摆绳的一端与所述配重部件固定连接，所述摆绳的另一端与所述导向部件的一侧固定连接，所述支撑部件的一端与所述导向部件另一侧固定连接，所述支撑部件的另一端能够穿过所述环形缺口伸入至所述第二轨道槽内并与所述第一滚动体固定连接，所述支撑架靠近所述第一滚动体的一侧表面为导向面，所述连接装置沿所述环形缺口转动时所述导向面能够与所述壳体的外侧壁滑动连接，所述第一轨道槽外侧壁的轴线与所述壳体的外侧壁的轴线共线。
[0010]优选的，所述导向面为圆弧面，所述导向面的直径与所述壳体的外径相同。
[0011]优选的，所述第一滚动体为轴承，所述轴承内圈与所述支撑部件固定连接，所述轴承的外圈包括由外而内设置的相互接触且固定连接的环形的第二摩擦层和环形的第二电极层，所述第一滚动体的轴线与所述壳体的轴线相互平行，所述第二滚动体呈球形。
[0012]优选的，所述壳体为呼啦圈。
[0013]优选的，还包括第四摩擦层和第五电极层，所述第四摩擦层和所述第五电极层均呈弧形或环形，所述第四摩擦层和所述第五电极层均设置于所述第一轨道槽内，所述壳体具有第一轨道槽内壁，所述第一轨道槽内壁与所述支撑部件分别位于所述轴承的两侧，所述第五电极层厚度方向的一侧表面与所述第一轨道槽内壁固定连接，所述第五电极层的另一侧表面与所述第四摩擦层厚度方向的一侧表面接触并固定连接，所述第一滚动体沿所述第一轨道槽滚动时所述第二摩擦层的外侧表面能够与所述第四摩擦层的另一侧表面接触，所述第二摩擦层和所述第四摩擦层具有不同的摩擦电极序。
[0014]优选的，还包括第六电极层、第七电极层和环形的第五摩擦层，所述第六电极层和所述第七电极层均呈弧形，所述第六电极层、所述第七电极层和所述第五摩擦层均设置于所述第二轨道槽内，所述壳体在所述壳体的轴线方向一个内壁为具有第二轨道槽内壁，且所述第二轨道槽内壁与所述第一轨道内壁位于所述轴承的同一端，所述第六电极层厚度方向的一侧表面与所述第七电极层厚度方向的一侧表面均与所述第二轨道槽内壁固定连接，所述第六电极层的另一侧表面与所述第七电极层的另一侧表面均与所述第五摩擦层的一侧表面接触并固定连接，所述第六电极和所述第七电极互不接触，所述壳体旋转时所述第二滚动体的外表面能够与所述第五摩擦层的另一侧表面接触，所述第二滚动体的外表面与
所述第五摩擦层具有不同的摩擦电极序。
[0015]优选的，所述第三电极层和所述第四电极层关于所述壳体的轴截面对称设置，所述第六电极层和所述第七电极层关于所述壳体的轴截面对称设置。
[0016]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0017]本专利技术提供的呼啦圈式摩擦纳米发电装置中，壳体能够在外力的作用下绕外部部件旋转，壳体旋转时第一滚动体能够在离心力和/或外力的作用下沿第一轨道槽滚动且第二摩擦层的外侧表面能够与第一摩擦层的内侧表面接触，第二摩擦层和第一摩擦层具有不同的摩擦电极序。当通过外部部件晃动壳体并使壳体绕外部部件转动时，第一滚动体沿第一轨道槽滚动，由于第二摩擦层和第一摩擦层对电荷的吸引程度不同，当两者接触并滑动摩擦时，第二摩擦层和第一摩本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种呼啦圈式摩擦纳米发电装置，其特征在于：包括第一滚动体、第一摩擦层、第一电极层和环形的壳体，所述第一摩擦层和所述第一电极层均呈弧形或环形，所述壳体具有环形的第一轨道槽，所述第一摩擦层和所述第一电极层均设置于所述第一轨道槽内，所述第一电极层的外侧表面与所述壳体的第一轨道槽外侧壁固定连接，所述第一电极层的内侧表面与所述第一摩擦层的外侧表面接触并固定连接，所述第一滚动体的外壁包括由外而内设置的相互接触且固定连接的环形的第二摩擦层和环形的第二电极层，所述第一滚动体用于设置于所述第一轨道槽内，所述壳体能够在外力的作用下绕外部部件旋转，所述壳体旋转时所述第一滚动体能够在离心力和/或外力的作用下沿所述第一轨道槽滚动且所述第二摩擦层的外侧表面能够与所述第一摩擦层的内侧表面接触，所述第二摩擦层和所述第一摩擦层具有不同的摩擦电极序。2.根据权利要求1所述的呼啦圈式摩擦纳米发电装置，其特征在于：还包括第二滚动体、第三电极层、第四电极层和环形的第三摩擦层，所述第三电极层和所述第四电极层均呈弧形，所述壳体的腔体内固定连接有环形的隔板，所述隔板将所述壳体的腔体分隔为所述第一轨道槽和环形的第二轨道槽，所述第三摩擦层、所述第三电极层和所述第四电极层均设置于所述第二轨道槽内，所述第三电极层的内侧表面和所述第四电极层的内侧表面均与所述第三摩擦层的外侧表面接触并固定连接，所述第三电极的外侧表面和所述第四电极的外侧表面均与所述第二轨道槽的外侧壁固定连接，所述第三电极和所述第四电极互不接触，所述第二滚动体用于设置于所述第二轨道槽内，所述壳体旋转时所述第二滚动体能够在离心力的作用下沿所述第二轨道槽滚动且所述第二滚动体的外表面能够与所述第三摩擦层的内侧表面接触，所述第二滚动体的外表面与所述第三摩擦层具有不同的摩擦电极序。3.根据权利要求2所述的呼啦圈式摩擦纳米发电装置，其特征在于：还包括配重部件和连接装置，所述第一轨道槽设置于所述第二轨道槽的外侧，所述壳体的外壁上设有环形缺口，所述配重部件设置于所述壳体的外部，所述连接装置的一端与所述配重部件固定连接，所述连接装置的另一端能够穿过所述环形缺口伸入至所述第二轨道槽内并与所述第一滚动体固定连接，所述环形缺口沿所述壳体轴线方向的长度小于所述第一滚动体沿所述壳体轴线方向的长度，所述壳体旋转时所述配重部件能够在离心力的作用下带动所述连接装置沿所述环形缺口转动。4.根据权利要求3所述的呼啦圈式摩擦纳米发电装置，其特征在于：所述连接装置包括导向部件、支撑部件和摆绳，所述导向部件和所述摆绳均设置于所述壳体的外部，所述摆绳的一端与所述配重部件固定连接，所述摆绳的另一端与所述导向部件的一侧固定连接，所述支撑部件的一端与所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李忠杰，崔冰雁，周丽朦，彭艳，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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