【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能源，特别涉及一种基于摩擦伏特效应的轴承、供电结构及监测系统。
技术介绍
1、在如今的物联网时代，传感器的数量会超过数千亿个。据调查人类的一次能源约有1/3被摩擦消耗，如果能够有效的收集和利用摩擦能量，可以大幅度提升能源使用率，同时为物联网分布的大量传感器节点提供有效的能源解决方案。
2、2012年以来，基于摩擦纳米发电机的自驱动系统成为了摩擦能量采集领域的焦点。一系列集成于轴承、齿轮等机械零部件的摩擦纳米发电机在能量采集、数据传感方面均展现出了良好的应用前景，实现了摩擦能源的可持续采集。目前，如何更加有效的收集和利用摩擦能源是本领域技术人员的重点研究对象。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于摩擦伏特效应的轴承、供电结构及监测系统，该轴承由于其低阻抗匹配与输出直流电的特性，更加有效的收集和利用摩擦能量，可以大幅度提升能源使用率。
2、为达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、一种基于摩擦伏特效应的轴承，包括相对设置的导体环圈和半导体环圈、以及位于所述导体环圈与所述半导体环圈之间的保持架和多个导电滚球；
4、所述导体环圈、半导体环圈以及保持架均呈环状、且同轴设置，所述导体环圈或者所述半导体环圈可沿自身的中心轴旋转，所述保持架具有围绕自身的中心轴均匀分布的多个滚珠孔，所述多个导电滚球一一对应的设置于多个滚珠孔中，所述导电滚球与所述导体环圈和所述半导体环圈的表面接触，且所述导电滚球可与所述半导体环圈摩擦接触以形
5、可选地，所述导体环圈或者所述半导体环圈朝向所述导电滚球的一侧具有一圈与自身的中心轴同轴的弧形沟槽，所述多个导电滚球位于所述弧形沟槽内、且与所述弧形沟槽的内壁接触配合。
6、可选地，所述导体环圈可沿自身的中心轴旋转。
7、可选地，所述保持架与所述导体环圈同步旋转；或者，所述保持架与所述导体环圈不同步旋转。
8、可选地，所述导电滚球与所述滚珠孔的内壁固定连接；或者，所述导电滚球与所述滚珠孔的内壁可滚动配合。
9、可选地，所述导体环圈的材料与所述导电滚球的材料相同。
10、本专利技术还提供一种供电结构，包括上述技术方案中提供的任意一种基于摩擦伏特效应的轴承；
11、还包括转轴、轴承座、第一导线和第二导线；所述转轴穿过所述轴承的导体环圈、保持架、半导体环圈以及轴承座；所述导体环圈和所述半导体环圈中，一个与所述转轴固定连接、且与所述转轴相绝缘，另一个与所述轴承座固定连接、且与所述轴承座相绝缘；所述转轴可相对所述轴承座旋转，所述第一导线与所述半导体环圈上的导电电极电连接，所述第二导线与所述导体环圈相连接。
12、可选地，所述导体环圈与所述转轴固定连接。
13、可选地，所述保持架与所述转轴固定连接；或者，所述保持架的内壁与所述转轴之间具有间隙。
14、可选地，所述转轴具有位于所述导体环圈背离所述半导体环圈一侧的限位部。
15、可选地，还包括能量管理模块，所述能量管理模块的输入端与所述第一导线和第二导线电连接，所述能量管理模块用于储存所述轴承产生的电能以及对电子器件供电。
16、本专利技术还提供一种监测系统，包括上述技术方案中提供的任意一种供电结构；
17、还包括传感器模块以及数据采集模块，所述传感器模块与所述数据采集模块信号连接，所述传感器模块和所述数据采集模块与所述供电结构的输出端电连接。
18、可选地，还包括无线发射模块，所述无线发射模块与所述供电结构的输出端电连接，所述无线发射模块与所述数据采集模块信号连接。
19、本专利技术实施例提供基于摩擦伏特效应的轴承、供电结构及监测系统，该轴承中，导体环圈和半导体环圈中，一个可以与转轴固定连接，随着转轴的转动而转动，而另一个可以固定于轴承座上、且不随转轴的转动而转动，多个导电滚球在保持架的约束下设置于导体环圈与半导体环圈之间，导电滚球与导体环圈和半导体环圈的表面接触，当导体环圈或者半导体环圈转动时，导电滚球可与半导体环圈摩擦接触构成摩擦副，基于摩擦伏特效应，导电滚球与半导体环圈之间的摩擦界面形成肖特基界面，则载流子在摩擦力的作用下被激发，并在导电滚球和半导体环圈之间的肖特基界面定向移动，轴承可以通过导体环圈和导电电极输出直流电。并且，上述基于摩擦伏特效应的轴承的阻抗匹配低于现有的基于摩擦纳米发电机的自驱动系统的阻抗匹配，功率密度高，由于其低阻抗匹配与输出直流电的特性，可直接应用于各种电子设备，使得电子设备通过自驱动为电子器件进行供电，更加有效的收集和利用摩擦能量，可以大幅度提升能源使用率，能够为物联网分布的大量传感器节点提供有效的能源解决方案。
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1.一种基于摩擦伏特效应的轴承，其特征在于，包括相对设置的导体环圈和半导体环圈、以及位于所述导体环圈与所述半导体环圈之间的保持架和多个导电滚球；
2.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述导体环圈或者所述半导体环圈朝向所述导电滚球的一侧具有一圈与自身的中心轴同轴的弧形沟槽，所述多个导电滚球位于所述弧形沟槽内、且与所述弧形沟槽的内壁接触配合。
3.根据权利要求1或2所述的轴承，其特征在于，所述导体环圈可沿自身的中心轴旋转。
4.根据权利要求3所述的轴承，其特征在于，所述保持架与所述导体环圈同步旋转；或者，所述保持架与所述导体环圈不同步旋转。
5.根据权利要求1-4任一项所述的轴承，其特征在于，所述导电滚球与所述滚珠孔的内壁固定连接；或者，所述导电滚球与所述滚珠孔的内壁可滚动配合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的轴承，其特征在于，所述导体环圈的材料与所述导电滚球的材料相同。
7.一种供电结构，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的基于摩擦伏特效应的轴承；
8.根据权利要求7所述的供电结构
9.根据权利要求8所述的供电结构，其特征在于，所述保持架与所述转轴固定连接；或者，所述保持架的内壁与所述转轴之间具有间隙。
10.根据权利要求8或9所述的供电结构，其特征在于，所述转轴具有位于所述导体环圈背离所述半导体环圈一侧的限位部。
11.根据权利要求7-10任一项所述的供电结构，其特征在于，还包括能量管理模块，所述能量管理模块的输入端与所述第一导线和第二导线电连接，所述能量管理模块用于储存所述轴承产生的电能以及对电子器件供电。
12.一种监测系统，其特征在于，包括如权利要求7-11任一项所述的供电结构；
13.根据权利要求12所述的监测系统，其特征在于，还包括无线发射模块，所述无线发射模块与所述供电结构的输出端电连接，所述无线发射模块与所述数据采集模块信号连接。
...【技术特征摘要】
1.一种基于摩擦伏特效应的轴承，其特征在于，包括相对设置的导体环圈和半导体环圈、以及位于所述导体环圈与所述半导体环圈之间的保持架和多个导电滚球；
2.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述导体环圈或者所述半导体环圈朝向所述导电滚球的一侧具有一圈与自身的中心轴同轴的弧形沟槽，所述多个导电滚球位于所述弧形沟槽内、且与所述弧形沟槽的内壁接触配合。
3.根据权利要求1或2所述的轴承，其特征在于，所述导体环圈可沿自身的中心轴旋转。
4.根据权利要求3所述的轴承，其特征在于，所述保持架与所述导体环圈同步旋转；或者，所述保持架与所述导体环圈不同步旋转。
5.根据权利要求1-4任一项所述的轴承，其特征在于，所述导电滚球与所述滚珠孔的内壁固定连接；或者，所述导电滚球与所述滚珠孔的内壁可滚动配合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的轴承，其特征在于，所述导体环圈的材料与所述导电滚球的材料相同。
7.一种供电结构，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：张弛，张之，余文泊，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：
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