CN101604930B - 发电机 - Google Patents
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Abstract
一种发电机，其包括第一框架、第二框架、第一导体、第二导体、纳米线阵列及微电极阵列，第一框架与第二框架由绝缘材料制成，第一框架及第二框架相对设置，并通过弹性件连接，第一导体固定在第一框架面向第二框架一侧，第二导体固定在第二框架面向第一框架一侧，纳米线阵列由压电材料制成，纳米线阵列从第一导体面向第二框架的表面向第二框架方向延伸形成，微电极阵列由导电材料制成，微电极阵列从第二导体面向第一框架的表面向第一框架方向延伸形成，微电极阵列与纳米线阵列一一对应，微电极阵列硬度大于纳米线阵列硬度。当该发电机一个框架固定，外界震动波传到另一个框架，使其不断产生相对靠近与远离的震动，从而不断压迫纳米线产生电荷发电。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电机。
背景技术
随着有限的传统资源的不断消耗，能源问题变得越来越突出。随之而来是寻找新的替代能源，例如，风能、水能及太阳能等。然而，自然界存在许多容易被人忽略的能量形式，例如人体运动、肌肉收缩等所产生的机械能；声波产生的震动能等等。如果可以将这些微小的动能转化为电能，则可以节省大量的不可再生能源。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种利用微小动能实现发电的发电机。
一种发电机，其包括第一框架、第二框架、第一导体、第二导体、一纳米线阵列及一微电极阵列，所述第一框架与所述第二框架由绝缘材料制成，所述第一框架及第二框架相对设置，并通过弹性件连接，所述第一导体固定在第一框架面向第二框架一侧，所述第二导体固定在第二框架面向第一框架一侧，所述纳米线阵列由压电材料制成，所述纳米线阵列从所述第一导体的面向第二框架的表面，向第二框架方向延伸形成，所述微电极阵列由导电材料制成，所述微电极阵列从所述第二导体的面向第一框架的表面，向第一框架方向延伸形成，所述微电极阵列与所述纳米线阵列一一对应，所述微电极阵列的硬度大于所述纳米线阵列的硬度。
由于当该发电机的一个框架固定，有外界震动波传到另一个框架上时，会使另一框架不断产生相对靠近与远离的震动，从而不断压迫纳米线产生电荷进行发电。利用该发电机可以在存在微小震动的环境中提供电能，减少对现有能源的消耗。
附图说明
图1是本发明提供的发电机的示意图。
图2是图1的发电机受压前的状态示意图。
图3是图1的发电机受压后的状态示意图。
图4是图1的发电机的立体组合示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1及图4，为本发明提供的发电机1，其包括第一框架10、第二框架20、第一导体30、第二导体40、纳米线阵列50、微电极阵列60、盖片70及弹性件80。
所述第二框架20采用绝缘材料制成。所述第二框架20由两个相对的第二侧壁21及一个顶板22组成。所述顶板22具有第二内表面22a。所述第二侧壁21端部具有台阶形卡合部21a。在卡合部21a的下表面具有四个第二卡钩21b。该第二卡钩21b可以直接形成于所述卡合部21a上或利用胶粘在所述卡合部21a上。本实施方式中，采用直接在所述卡合部21a上制成第二卡钩21b。
所述第一框架10与所述第二框架20相对设置，所述第一框架10采用绝缘材料制成。所述第一框架10由两个相对的第一侧壁11及一个底板12组成。所述底板12具有第一内表面12a。所述第一框架10的第一侧壁11开有导槽11a，所述导槽11a开口处设有内凹的卡口11b，所述导槽11a底部具有四个第一卡钩11c。所述第一卡钩11c的位置与所述第二卡钩21b相对应。该第一卡钩11c可以直接形成于所述导槽11a底部或利用胶粘在所述导槽11a底部。本实施方式中，采用直接在所述导槽11a底部制成第一卡钩11c。所述导槽11a的宽度M与所述第二侧壁21的台阶形卡合部21a宽度N相当，所述卡口11b开口宽度P小于所述第二侧壁21的台阶形卡合部21a的宽度N。保证所述第一框架10与所述第二框架20相对滑动时不会脱开。本实施方式中，所述卡口11b的开口宽度P与所述第二侧壁21的璧厚S相当。
所述第一导体30具有第一表面31及第二表面32。所述第一导体30固定于所述第一框架10面向第二框架20一侧。本实施方式中，利用胶将所述第一导体30的第二表面32粘结于所述第一框架10的底板12的第一内表面12a上。所述纳米线阵列50从所述第一表面31向远离第一表面31的方向延伸形成，其由多个相同长度的纳米线排列而成，所述纳米线阵列50由压电材料制成，采用的压电材料可以是氧化锌、氮化铝或锆钛酸铅。本实施方式中采用在第一表面31上生长出氧化锌纳米线阵列。
所述第二导体40具有第三表面41及第四表面42。所述第二导体40固定于所述第二框架20面向第一框架10一侧。本实施方式中，利用胶将所述第二导体40的第四表面42粘结于所述第二框架20的顶板22的第二内表面22a上。可以理解，所述第一表面31及所述第三表面41可以为两平行的曲面。所述微电极阵列60从所述第三表面41向远离第三表面41的方向延伸形成，其由多个相同长度的电极体排列而成，所述微电极阵列60由超精加工的金属柱组成。所述微电极阵列60由导电材料制成，采用的导电材料可以是金或铜。本实施方式中采用超精加工的金质金属柱组成微电极阵列60。所述微电极阵列60的硬度大于所述纳米线阵列50的硬度。所述微电极阵列60在第三表面41上的排列位置与所述纳米线阵列50在所述第一表面31上的排列位置一一对应。由于采用微电极阵列60作为电极，而不是一整块金属板作为电极，所以在微电极阵列60与所述纳米线阵列50冲击时，微电极阵列60具有刚性小的优点，对纳米线阵列50冲击强度小，从而可以延长纳米线阵列50的使用寿命。
所述第一框架10及第二框架20通过所述弹性件80连接。本实施方式中，所述弹性件80为四个弹簧，所述弹性件80容置于所述导槽11a内，并且所述弹性件80一端钩于所述第一卡钩11c上，另一端钩于所述第二卡钩21b上。可以理解，所述弹性件80还可以为弹片等弹性元件。盖片70用于封闭所述导槽11a两侧，保证所述第二框架20的第二侧壁21在所述导槽11a中沿一个方向滑动。本实施方式中，所述盖片70采用四个薄片粘于所述导槽11a两侧。
请参阅图2及图3，受压前所述微电极阵列60与所述纳米线阵列50之间有一间隙h，使得所述纳米线阵列50能够进行一定程度上的振动或形变。所述间隙h小于所述第一框架10与第二框架20之间的相对位移量，从而保证当受到外界震动时，所述微电极阵列60可以压迫到所述纳米线阵列50。由于所述微电极阵列60的硬度大于所述纳米线阵列50的硬度，所以使得所述纳米线阵列50弯曲变形。所述纳米线阵列50受压产生电荷，通过第一导体30及第二导体40输出电流，实现发电。
所述弹性件80还用于当所述微电极阵列60与所述纳米线阵列50之间出现间隙时为第一框架10及第二框架20提供拉力；当所述纳米线阵列50弯曲到最大程度时，为第一框架10及第二框架20提供弹力，使得所述第一框架10及第二框架20之间震动更加连续。
由于当该发电机的一个框架固定，有外界震动波传到另一个框架上时，会使另一框架不断产生相对靠近与远离的震动，从而不断压迫纳米线产生电荷进行发电。利用该发电机可以在存在微小震动的环境中提供电能，减少对现有能源的消耗。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种发电机，其包括第一框架、第二框架、第一导体、第二导体、一纳米线阵列及一微电极阵列，所述第一框架与所述第二框架由绝缘材料制成，所述第一框架及第二框架相对设置，并通过弹性件连接，所述第一导体固定在第一框架面向第二框架一侧，所述第二导体固定在第二框架面向第一框架一侧，所述纳米线阵列由压电材料制成，所述纳米线阵列从所述第一导体的面向第二框架的表面，向第二框架方向延伸形成，所述微电极阵列由导电材料制成，所述微电极阵列从所述第二导体的面向第一框架的表面，向第一框架方向延伸形成，所述微电极阵列与所述纳米线阵列一一对应，所述微电极阵列的硬度大于所述纳米线阵列的硬度。
2.如权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述纳米线阵列由多个长度相同的纳米线排列而成，所述微电极阵列由多个长度相同的电极体排列而成。
3.如权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述弹性件为弹簧。
4.如权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述纳米线阵列由氧化锌、氮化铝或锆钛酸铅制成。
5.如权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述微电极阵列由金或铜制成。
6.如权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述微电极阵列的电极体为超精加工的金属柱。
7.如权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述第一导体及所述第二导体为金属板。
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