一种混合式发电机，其特征在于，包括：公共旋转轴；摩擦发电组件，包括：第一导电层、摩擦层和第二导电层，三者所在平面相互平行且包括多个扇形结构，其中：所述第二导电层的位置固定；所述摩擦层，由绝缘材料制备，固定于所述第二导电层上，且与其电性接触；以及所述第一导电层，其包括的多个扇形结构在所述公共旋转轴的带动下绕其中心轴线转动，并与所述摩擦层所包括的多个扇形结构产生摩擦作用，所述第一导电层和第二导电层作为该摩擦发电组件的两输出端；电磁感应发电组件，与摩擦发电组件隔开一预设距离，包括：相对设置且隔开一定空间的一对磁极?N极和S极；以及设置于该对磁极中间空间的线圈，该线圈在所述公共旋转轴的带动下绕其中心轴线转动，在其所在空间内做切割磁力线运动，该线圈的两端作为该电磁感应发电组件的两输出端。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种混合式发电机。该混合式发电机将两种不同机理的发电机集成在一起，通过同一个公共旋转轴带动线圈和摩擦层旋转，可分别作为电压源和电流源实现对外电路的电输出。此外，该混合式发电机中的摩擦发电机与电磁感应发电机两个部分具有串并联混合等多种工作模式，在电路中既可作为电压源使用，也可作为电流源使用，具有广泛的用途和良好的应用前景。【专利说明】混合式发电机
本专利技术涉及发电
，尤其涉及一种混合式发电机。
技术介绍
2006年，美国佐治亚理工学院的王中林研究组首次提出了纳米发电机的理念，开辟了能源转化和应用的一个新的范畴。此后，各种类型的纳米发电机不断被研制出来，研究势头方兴未艾。摩擦纳米发电机作为纳米发电机的一种典型应用，其基本原理是:依靠摩擦电电势的充电泵效应，将两种镀有金属电极的两个高分子聚合物薄膜贴合在一起组成器件，在外力作用下器件产生机械形变，导致两层聚合物薄膜之间发生相互摩擦，从而产生电荷分离并形成电势差。而分别位于两层聚合物薄膜外表面的两个金属极板作为发电机的电能输出端，通过静电感应可以在表面生成感应电荷。感应电荷在摩擦电电势驱动下流经外电路即可形成电流。摩擦发电机作为又一种机械式发电方式，是对传统电磁感应发电机的一种补充，是采用新原理实现发电的一种新能源技术。然而，在实现本专利技术的过程中， 申请人:发现目前尚未出现一种混合摩擦发电机和电磁感应发电机的混合发电机。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种混合式发电机，以结合摩擦发电机与电磁感应发电机的优点。( 二 )技术方案本专利技术混合式发电机包括:公共旋转轴、摩擦发电组件和电磁感应发电组件。其中，摩擦发电组件，包括:第一导电层、摩擦层和第二导电层，三者所在平面相互平行且均包括多个扇形结构，其中:第二导电层的位置固定；摩擦层，由绝缘材料制备，固定于第二导电层上，且与其电性接触；以及第一导电层，其包括的多个扇形结构在公共旋转轴的带动下绕其中心轴线转动，并与摩擦层所包括的多个扇形结构产生摩擦作用，第一导电层和第二导电层作为该摩擦发电组件的两输出端。电磁感应发电组件，与摩擦发电组件隔开一预设距离，包括:相对设置且隔开一定空间的一对磁极-N极和S极；以及设置于该对磁极中间空间的线圈，该线圈在公共旋转轴的带动下绕其中心轴线转动，在其所在空间内做切割磁力线运动，该线圈的两端作为该电磁感应发电组件的两输出端。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术混合式发电机具有以下有益效果:(I)将两种不同机理的发电机集成在一起，通过同一个公共旋转轴带动线圈和摩擦层旋转，可分别作为电压源和电流源实现对外电路的电输出； (2)摩擦发电机与电磁感应发电机两个部分具有串并联混合等多种工作模式，在电路中既可作为电压源使用，也可作为电流源使用，具有广泛的用途和良好的应用前景。【专利附图】【附图说明】图1为根据本专利技术实施例混合式发电机的结构示意图；图2为混合式发电机在电压源工作模式下的电路原理图；图3为混合式发电机在电流源工作模式下的电路原理图；图4为混合式发电机在并联混合工作模式下的电路原理图；图5为混合式发电机在串联混合工作模式下的电路原理图。【主要元件】1-N极；2-公共旋转轴；3_ 线圈；4_S 极；5-第一导电层；6-第二导电层；7-摩擦层。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明 。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本专利技术的保护范围。本专利技术提供了一种混合式发电机。该混合式发电机基于电磁感应发电和摩擦发电两种工作原理，通过旋转运动来实现发电。其中电磁感应发电采用线圈在磁场中旋转来实现，摩擦发电采用两种电负性不同的材料相对旋转，通过接触摩擦来实现。在本专利技术的一个示例性实施例中，提供了一种混合式发电机。图1为根据本专利技术实施例混合式发电机的结构示意图。请参照图1，本实施例混合式发电机包括:摩擦发电组件、电磁感应发电组件和带动两者工作的公共旋转轴2。以下分别对各个部分进行详细说明。摩擦发电组件包括:第一导电层5、第二导电层6和摩擦层7，三者所在平面相互平行且均包括多个扇形结构，其中:第二导电层6位置固定；摩擦层7由绝缘材料制备，固定于第二导电层6上，且与其电性接触；第一导电层5，其包括的多个扇形结构在公共旋转轴2的带动下绕其中心轴线转动，并与摩擦层7所包括的多个扇形结构产生摩擦作用；第一桥式整流电路，其两输入端分别与第一导电层5和第二导电层6相连接，其两输入端作为该摩擦发电组件的输出端。电磁感应发电组件与摩擦发电组件隔开一预设距离，包括:相对设置且隔开一定空间的一对磁极-N极1、S极4 ;以及设置于该对磁极中间空间的线圈3，该线圈3在所述公共旋转轴2的带动下绕其中心轴线转动，在其所在空间内做切割磁力线运动第二桥式整流电路，其两输入端与所述线圈的两端相连接。公共旋转轴2贯穿所述电磁感应组件中线圈3的中心轴线与所述摩擦发电组件中第一导电层5的中心轴线，在该公共旋转轴2的带动下:所述线圈3绕其中心轴线转动，在所在空间内做切割磁力线运动，在该线圈3的两端通过第一桥式整流电路，对外输出直流电压；所述第一导电层5绕其中心轴线转动，在转动过程中与摩擦层7产生接触摩擦，第一导电层和第二导电层通过第二桥式整流电路对外输出恒定电流。以下分别对本实施例混合式发电机的各个组成部分进行详细说明。对于摩擦发电组件，当第一导电层5与摩擦层7接触滑动时，两个界面区域发生相互摩擦，由于两个摩擦面表面粗糙度的存在，等量但电性相反的静电荷在界面处生成并分布在两个不同的摩擦面上，第一导电层5带正电荷，而摩擦层7表面带负电荷，这样就在界面处形成了一个称之为摩擦电势的偶极层。而该偶极层在第一导电层5和第二导电层6之间形成了一个内电势。由于摩擦层7本身是绝缘的，所以感应电荷不会被迅速导走或中和。当第一导电层5做旋转运动时，第一导电层5和第二导电层6将在外电路导通的情况下形成外电流，分别在两个电极上产生出电性相反的自由电荷，以抵消两个摩擦面生成的感应电荷。第一导电层5和第二导电层6通过外接整流桥实现对外输出直流电。当旋转运动为匀速圆周运动时，对外输出的电流为恒定电流。如图1所示，第一导电层5和第二导电层6两端通过外接第一桥式整流电路实现对外输出直流电，作为混合式发电机摩擦发电组件的输出，用DC-TENG表示，其输出的电流大小为:【权利要求】1.一种混合式发电机，其特征在于，包括: 公共旋转轴； 摩擦发电组件，包括:第一导电层、摩擦层和第二导电层，三者所在平面相互平行且包括多个扇形结构，其中: 所述第二导电层的位置固定； 所述摩擦层，由绝缘材料制备，固定于所述第二导电层上，且与其电性接触；以及本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种混合式发电机，其特征在于，包括：公共旋转轴；摩擦发电组件，包括：第一导电层、摩擦层和第二导电层，三者所在平面相互平行且包括多个扇形结构，其中：所述第二导电层的位置固定；所述摩擦层，由绝缘材料制备，固定于所述第二导电层上，且与其电性接触；以及所述第一导电层，其包括的多个扇形结构在所述公共旋转轴的带动下绕其中心轴线转动，并与所述摩擦层所包括的多个扇形结构产生摩擦作用，所述第一导电层和第二导电层作为该摩擦发电组件的两输出端；电磁感应发电组件，与摩擦发电组件隔开一预设距离，包括：相对设置且隔开一定空间的一对磁极?N极和S极；以及设置于该对磁极中间空间的线圈，该线圈在所述公共旋转轴的带动下绕其中心轴线转动，在其所在空间内做切割磁力线运动，该线圈的两端作为该电磁感应发电组件的两输出端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张弛，唐伟，逢尧堃，周桃，王中林，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：
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