CN111441921B - 机械扭转调控式摩擦纳米发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械扭转调控式摩擦纳米发电机，包括能量传递装置、能量储存装置以及发电装置。能量传递装置包括能量接收部及传动部，能量接收部在外部激励作用下能够进行直线运动，传动部在能量接收部的驱动下能够进行单向转动；能量储存装置包括锁止部及套接于传动部的环绕伸缩件，锁止部限制环绕伸缩件运动以储存能量，或解除限制以释放能量；发电装置包括在环绕伸缩件的带动下能够相对运动的第一电极组和第二电极组，第一电极组与第二电极组能够摩擦发电。本发明的机械扭转调控式摩擦纳米发电机，能量储存装置将自然环境中的运动能量先储存再释放，使得能量经过存储整理后再输出以转换为稳定的电学输出，减少了摩擦纳米发电机的整体能耗。

Description

机械扭转调控式摩擦纳米发电机

技术领域

本发明涉及能量收集技术领域，尤其涉及一种机械扭转调控式摩擦纳米发电机。

背景技术

持续消耗化石燃料正在进一步加剧全球能源危机，开发替代能源是解决这一问题的重要途径。从自然环境中收集随机运动能量是缓解当前能源危机的有效途径。

摩擦纳米发电机基于摩擦起电和静电感应原理，可将环境中的机械能转化为电能。摩擦纳米发电机具有高功率密度，高效率，低重量和低制造成本的优势，因此在能量收集领域受到了广泛的关注。

现阶段，摩擦纳米发电机在收集环境能量过程中为尽可能地获得较稳定的电学输出，多采用稳压电路对摩擦纳米发电机获取的随机、无规则的能量进行存储整理后输出，但由于电子元器件的引入大大增加了整个能量收集装置的能耗。如何获取自然界中广泛的、随机、无规则的能量，并转换为稳定的电学输出成为研究的热点问题。

发明内容

本发明实施例提供一种机械扭转调控式摩擦纳米发电机，以解决现有的摩擦纳米发电机引入电子元器件来整理电能以获得稳定的电学输出的方式存在的整体能耗大的问题。

本发明实施例提出了一种机械扭转调控式摩擦纳米发电机，包括能量传递装置、能量储存装置以及发电装置，能量传递装置包括能量接收部及传动部，能量接收部被布置为在外部激励作用下能够进行直线运动，传动部被布置为在能量接收部的驱动下能够进行单向转动；能量储存装置包括锁止部及套接于传动部的环绕伸缩件，环绕伸缩件的第一端与传动部接合，环绕伸缩件的第一端随传动部的转动而运动，锁止部被配置为：具有第一状态和第二状态，在传动部的驱动下锁止部由第一状态变化为第二状态，当锁止部处于第一状态时，锁止部限制环绕伸缩件的第二端运动，使得环绕伸缩件扭转而储存能量，当锁止部处于第二状态时，锁止部对环绕伸缩件第二端的限制解除，环绕伸缩件伸展而释放能量；发电装置包括与环绕伸缩件接合的第一电极组及与第一电极组相向设置的第二电极组，当环绕伸缩件伸展而释放能量时，环绕伸缩件驱动第一电极组相对于第二电极组转动，第一电极组与第二电极组摩擦发电。

根据本发明实施例的一个方面，能量接收部包括用于接收外部激励的接收组件，限制接收组件在外部激励作用下进行直线运动的限位组件，以及驱动接收组件在外部激励消失后进行复位的复位组件。

根据本发明实施例的一个方面，传动部包括传动轴，传动轴与能量接收部通过单向轴承接合，且单向轴承被配置为：当能量接收部在外部激励作用下进行直线运动时，传动轴在能量接收部的驱动下转动，当能量接收部在外部激励消失后而复位时，传动轴不随能量接收部的运动而反向转动。

根据本发明实施例的一个方面，传动部上设置有触发部，触发部随传动部的转动而转动，且当触发部转动到预设位置时，触发部驱动锁止部由第一状态变化为第二状态。

根据本发明实施例的一个方面，能量接收部包括限位壳体及依次设置于限位壳体内的主动推杆和复位弹簧，限位壳体用于限制主动推杆在外部激励作用下进行直线运动，复位弹簧用于驱动主动推杆在外部激励消失后复位。

根据本发明实施例的一个方面，主动推杆上设置有沿其直线运动方向排列的多个第一传动齿；传动部包括传动轴，传动轴上设置有单向轴承，且单向轴承被配置为：当主动推杆在外部激励作用下进行直线运动时，传动轴在主动推杆的驱动下转动，当主动推杆在外部激励消失后而复位时，传动轴不随主动推杆的运动而反向转动；单向轴承上配置有传动齿轮，传动齿轮与主动推杆上的第一传动齿相啮合，以实现传动轴与主动推杆接合。

根据本发明实施例的一个方面，传动轴设置于限位壳体，且传动轴通过单向轴承设置于限位壳体，单向轴承被配置为：当主动推杆在外部激励作用下进行直线运动时，传动轴在主动推杆的驱动下转动，当主动推杆在外部激励消失后而复位时，单向轴承限制传动轴转动。

根据本发明实施例的一个方面，传动轴上设置有不完全齿轮，不完全齿轮具有沿自身周向排列的聚集于预设区域的多个齿，不完全齿轮随传动轴的转动而转动；传动轴上设置有伸缩件壳体，伸缩件壳体能够相对于传动轴转动，环绕伸缩件设置于伸缩件壳体内，环绕伸缩件的第二端与伸缩件壳体的内壁接合，伸缩件壳体的外壁设置有多个锁止凸起；锁止部包括从动推杆、锁止推杆及复位弹簧，锁止推杆用于与锁止凸起配合，从动推杆用于驱动锁止推杆运动，复位弹簧用于驱动锁止推杆复位，从动推杆上设置有沿直线排列的多个第二传动齿，多个第二传动齿能够与不完全齿轮的多个齿啮合；从动推杆被配置为：当不完全齿轮的多个齿转动到预设位置时，从动推杆上的多个第二传动齿与不完全齿轮的多个齿啮合，从动推杆在不完全齿轮的驱动下进行直线运动，从动推杆驱动锁止推杆进行直线运动；锁止推杆被配置为：具有第一状态和第二状态，锁止推杆在从动推杆的驱动下由第一状态变化为第二状态，当锁止推杆处于第一状态时，锁止推杆与锁止凸起配合以限制环绕伸缩件的第二端运动，使得环绕伸缩件扭转而储存能量，当锁止推杆在从动推杆的驱动下变化为第二状态时，锁止推杆与锁止凸起的配合取消以解除对环绕伸缩件第二端的限制，环绕伸缩件伸展而驱动伸缩件壳体转动以释放能量。

根据本发明实施例的一个方面，第一电极组设置于伸缩件壳体的外壁，第二电极组被配置为设置于电极安装板并与第一电极组相向设置，当环绕伸缩件伸展而驱动伸缩件壳体转动时，第一电极组相对于第二电极组转动，第一电极组与第二电极组摩擦发电；第一电极组包括多个环状排列的第一电极，第二电极组包括多个环状排列的第二电极，第一电极为第二电极数量的一半；第一电极的材料与第二电极的材料的带电极性相反，或者，第一电极的材料与第二电极的材料的带电极性相同且存在强弱差别。

根据本发明实施例的一个方面，能量接收部包括限位壳体及依次设置于限位壳体内的踏板组件和复位组件，限位壳体用于限制踏板组件在外部激励作用下进行直线运动，复位组件用于驱动踏板组件在外部激励消失后复位；踏板组件包括踏板及转动装配于踏板的滚轮，滚轮设置于踏板面向复位组件的一侧，限位壳体用于限制踏板在外部激励作用下进行直线运动；复位组件包括旋转板及复位弹簧，旋转板面向踏板组件的一侧设置有导向块，导向块的位置与滚轮的位置相匹配，使得旋转板在踏板的驱动下旋转，复位弹簧用于驱动旋转板在外部激励消失后复位，以驱动踏板复位。

根据本发明实施例的一个方面，传动部包括传动轴，旋转板通过单向轴承与传动轴接合，且单向轴承被配置为：当踏板组件在外部激励作用下进行直线运动时，传动轴随旋转板转动，当踏板组件在外部激励消失后而复位时，传动轴不随旋转板的复位而反向转动。

根据本发明实施例的一个方面，传动轴设置于限位壳体，且传动轴通过单向轴承设置于限位壳体，单向轴承被配置为：当踏板组件在外部激励作用下进行直线运动时，传动轴在踏板组件的驱动下转动，当踏板组件在外部激励消失后而复位时，单向轴承限制传动轴转动。

根据本发明实施例的一个方面，传动轴上设置有传动凸轮，传动凸轮随传动轴的转动而转动；传动轴上设置有飞轮壳体，飞轮壳体能够相对于传动轴转动，环绕伸缩件设置于飞轮壳体内，环绕伸缩件的第二端与飞轮壳体的内壁接合，飞轮壳体的侧壁设置有多个锁止凹槽；锁止部包括转动开关轴、凸轮推板、锁止凸块及复位弹簧，转动开关轴转动装配于限位壳体，凸轮推板和锁止凸块均设置于转动开关轴，凸轮推板用于与传动凸轮配合以使得传动轴能够驱动转动开关轴转动，锁止凸块用于与锁止凹槽配合以限制飞轮壳体转动，复位弹簧用于驱动转动开关轴复位；转动开关轴被配置为：具有第一状态和第二状态，转动开关轴在传动轴的驱动下由第一状态变化为第二状态，当转动开关轴处于第一状态时，锁止凸块与锁止凹槽配合以限制环绕伸缩件的第二端运动，使得环绕伸缩件扭转而储存能量，当转动开关轴在传动轴上的传动凸轮的驱动下变化为第二状态时，锁止凸块由锁止凹槽脱离以解除对环绕伸缩件第二端的限制，环绕伸缩件伸展而驱动飞轮壳体转动以释放能量。

根据本发明实施例的一个方面，第一电极组设置于飞轮壳体的外壁，第二电极组被配置为设置于限位壳体的内壁并与第一电极组相向设置，当环绕伸缩件伸展而驱动飞轮壳体转动时，第一电极组相对于第二电极组转动，第一电极组与第二电极组摩擦发电；第一电极组包括多个环状排列的第一电极，第二电极组包括多个环状排列的第二电极，第一电极为第二电极数量的一半；第一电极的材料与第二电极的材料的带电极性相反，或者，第一电极的材料与第二电极的材料的带电极性相同且存在强弱差别。

本发明实施例提供的机械扭转调控式摩擦纳米发电机，能量传递装置从自然环境中收集随机运动能量，并将运动能量储存到能量储存装置中，能量储存装置进而将储存的能量释放，通过发电装置发电，实现将自然环境中的运动能量转化为电能，能量储存装置的设置使得自然环境中的运动能量先被储存再被释放，使得自然环境中的广泛的、随机的、无规则的、微小的运动能量经过存储整理后再输出，进而能够转换为稳定的电学输出，避免了现有的摩擦纳米发电机引入电子元器件来整理电能后才能获得稳定的电学输出，减少了摩擦纳米发电机的整体能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为本发明实施例的机械扭转调控式摩擦纳米发电机的局部剖视结构示意图。

图2为本发明实施例的机械扭转调控式摩擦纳米发电机的部分结构示意图。

图3为本发明实施例的机械扭转调控式摩擦纳米发电机的能量储存装置的部分结构示意图。

图4为本发明实施例的机械扭转调控式摩擦纳米发电机的主动推杆的结构示意图。

图5为本发明实施例的机械扭转调控式摩擦纳米发电机的从动推杆的结构示意图。

图6为本发明实施例的机械扭转调控式摩擦纳米发电机的锁止推杆的结构示意图。

图7为本发明实施例的机械扭转调控式摩擦纳米发电机的发电装置的爆炸结构示意图。

图8为本发明另一实施例的机械扭转调控式摩擦纳米发电机的拆分结构示意图。

图9为本发明另一实施例的机械扭转调控式摩擦纳米发电机的踏板组件的结构示意图。

图10为本发明另一实施例的机械扭转调控式摩擦纳米发电机的复位组件的结构示意图。

图11为本发明另一实施例的机械扭转调控式摩擦纳米发电机的环绕伸缩件的结构示意图。

图12为本发明另一实施例的机械扭转调控式摩擦纳米发电机的传动轴的结构示意图。

图13为本发明另一实施例的机械扭转调控式摩擦纳米发电机的转动开关轴的结构示意图。

图14为本发明另一实施例的机械扭转调控式摩擦纳米发电机的飞轮壳体的结构示意图。

附图中：

100-能量接收部，200-传动部，300-锁止部，400-环绕伸缩件，500-第一电极组，600-第二电极组；

110-限位壳体，120-主动推杆，130-电极安装板，140-踏板组件，150-复位组件；

210-传动轴；

310-从动推杆，320-锁止推杆，330-转动开关轴，340-凸轮推板，350-锁止凸块；

121-第一传动齿；

141-踏板，142-滚轮；

151-旋转板，152-导向块；

211-传动齿轮，212-不完全齿轮，213-伸缩件壳体，214-锁止凸起，215-传动凸轮，216-飞轮壳体，217-锁止凹槽；

311-第二传动齿；

510-第一电极；

610-第二电极。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“第一”和“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“内”、“外”、“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，本发明实施例的机械扭转调控式摩擦纳米发电机，包括能量传递装置、能量储存装置以及发电装置，能量传递装置包括能量接收部100及传动部200，能量接收部100被布置为在外部激励作用下能够进行直线运动，传动部200被布置为在能量接收部100的驱动下能够进行单向转动；能量储存装置包括锁止部300及套接于传动部200的环绕伸缩件400，环绕伸缩件400的第一端与传动部200接合，环绕伸缩件400的第一端随传动部200的转动而运动，锁止部300被配置为：具有第一状态和第二状态，在传动部200的驱动下锁止部300由第一状态变化为第二状态，当锁止部300处于第一状态时，锁止部300限制环绕伸缩件400的第二端运动，使得环绕伸缩件400扭转而储存能量，当锁止部300处于第二状态时，锁止部300对环绕伸缩件400第二端的限制解除，环绕伸缩件400伸展而释放能量；发电装置包括与环绕伸缩件400接合的第一电极组500及与第一电极组500相向设置的第二电极组600，当环绕伸缩件400伸展而释放能量时，环绕伸缩件400驱动第一电极组500相对于第二电极组600转动，第一电极组500与第二电极组600摩擦发电。本实施例的能量传递装置从自然环境中收集随机运动能量，并将运动能量储存到能量储存装置中，能量储存装置进而将储存的能量释放，通过发电装置发电，实现将自然环境中的运动能量转化为电能，能量储存装置的设置使得自然环境中的运动能量先被储存再被释放，使得自然环境中的广泛的、随机的、无规则的、微小的运动能量经过存储整理后再输出，进而能够转换为稳定的电学输出，避免了现有的摩擦纳米发电机引入电子元器件来整理电能后才能获得稳定的电学输出，减少了摩擦纳米发电机的整体能耗。

作为一个可选实施例，能量接收部100包括用于接收外部激励的接收组件，限制接收组件在外部激励作用下进行直线运动的限位组件，以及驱动接收组件在外部激励消失后进行复位的复位组件。

作为一个可选实施例，传动部200包括传动轴210，传动轴210与能量接收部100通过单向轴承接合，且单向轴承被配置为：当能量接收部100在外部激励作用下进行直线运动时，传动轴210在能量接收部100的驱动下转动，当能量接收部100在外部激励消失后而复位时，传动轴210不随能量接收部100的运动而反向转动。

在本实施例中，当能量接收部100在外部激励消失后而复位时，传动轴210不随能量接收部100的运动而反向转动，即当能量接收部100在外部激励消失后而复位时，能量接收部100无法驱动传动轴210反向转动，保证传动部200的运动为单向转动。

作为一个可选实施例，传动部200上设置有触发部，触发部随传动部200的转动而转动，且当触发部转动到预设位置时，触发部驱动锁止部300由第一状态变化为第二状态。

结合图2至图6，作为一个可选实施例，能量接收部100包括限位壳体110及依次设置于限位壳体110内的主动推杆120和复位弹簧，限位壳体110用于限制主动推杆120在外部激励作用下进行直线运动，复位弹簧用于驱动主动推杆120在外部激励消失后复位。

作为一个可选实施例，主动推杆120上设置有沿其直线运动方向排列的多个第一传动齿121；传动部200包括传动轴210，传动轴210上设置有单向轴承，且单向轴承被配置为：当主动推杆120在外部激励作用下进行直线运动时，传动轴210在主动推杆120的驱动下转动，当主动推杆120在外部激励消失后而复位时，传动轴210不随主动推杆120的运动而反向转动；单向轴承上配置有传动齿轮211，传动齿轮211与主动推杆120上的第一传动齿121相啮合，以实现传动轴210与主动推杆120接合。

在本实施例中，当主动推杆120在外部激励消失后而复位时，传动轴210不随主动推杆120的运动而反向转动，即当主动推杆120在外部激励消失后而复位时，传动齿轮211随之反向转动，而传动轴210不随主动推杆120反向转动。

进一步地，传动齿轮211与主动推杆120上的传动齿相啮合，以实现传动轴210与主动推杆120接合，即实现传动部200与能量接收部100接合，进而实现外部能量的传递。

作为一个可选实施例，传动轴210设置于限位壳体110，且传动轴210通过单向轴承设置于限位壳体110，单向轴承被配置为：当主动推杆120在外部激励作用下进行直线运动时，传动轴210在主动推杆120的驱动下转动，当主动推杆120在外部激励消失后而复位时，单向轴承限制传动轴210转动。

在本实施例中，当主动推杆120在外部激励消失后而复位时，单向轴承限制传动轴210转动，即限位壳体110上的该单向轴承限制传动轴210只能进行单向转动。

作为一个可选实施例，传动轴210上设置有不完全齿轮212，不完全齿轮212具有沿自身周向排列的聚集于预设区域的多个齿，不完全齿轮212随传动轴210的转动而转动；传动轴210上设置有伸缩件壳体213，伸缩件壳体213能够相对于传动轴210转动，环绕伸缩件400设置于伸缩件壳体213内，环绕伸缩件400的第二端与伸缩件壳体213的内壁接合，伸缩件壳体213的外壁设置有多个锁止凸起214；锁止部300包括从动推杆310、锁止推杆320及复位弹簧，锁止推杆320用于与锁止凸起214配合，从动推杆310用于驱动锁止推杆320运动，复位弹簧用于驱动锁止推杆320复位，从动推杆310上设置有沿直线排列的多个第二传动齿311，多个第二传动齿311能够与不完全齿轮212的多个齿啮合；从动推杆310被配置为：当不完全齿轮212的多个齿转动到预设位置时，从动推杆310上的多个第二传动齿311与不完全齿轮212的多个齿啮合，从动推杆310在不完全齿轮212的驱动下进行直线运动，从动推杆310驱动锁止推杆320进行直线运动；锁止推杆320被配置为：具有第一状态和第二状态，锁止推杆320在从动推杆310的驱动下由第一状态变化为第二状态，当锁止推杆320处于第一状态时，锁止推杆320与锁止凸起214配合以限制环绕伸缩件400的第二端运动，使得环绕伸缩件400扭转而储存能量，当锁止推杆320在从动推杆310的驱动下变化为第二状态时，锁止推杆320与锁止凸起214的配合取消以解除对环绕伸缩件400第二端的限制，环绕伸缩件400伸展而驱动伸缩件壳体213转动以释放能量。

结合图7，作为一个可选实施例，第一电极组500设置于伸缩件壳体213的外壁，第二电极组600被配置为设置于电极安装板130并与第一电极组500相向设置，当环绕伸缩件400伸展而驱动伸缩件壳体213转动时，第一电极组500相对于第二电极组600转动，第一电极组500与第二电极组600摩擦发电；第一电极组500包括多个环状排列的第一电极510，第二电极组600包括多个环状排列的第二电极520，第一电极510为第二电极520数量的一半；第一电极510的材料与第二电极520的材料的带电极性相反，或者，第一电极510的材料与第二电极520的材料的带电极性相同且存在强弱差别。

在本实施例中，第二电极组600通过电极安装板130设置于限位壳体110。

其中，第一电极510可被构造为叶片状，伸缩件壳体213转动时，第一电极510与第二电极520扫掠式接触，第一电极510与第二电极520摩擦，基于摩擦起电和静电感应原理，第一电极组500和第二电极组600之间产生电输出。

并且，多个第一电极510及多个第二电极520可均为均匀布置，相邻第一电极510的周向间隔角度为相邻第二电极520的周向间隔角度的两倍。

请参阅图8至图12，作为一个可选实施例，能量接收部100包括限位壳体110及依次设置于限位壳体110内的踏板组件140和复位组件150，限位壳体110用于限制踏板组件140在外部激励作用下进行直线运动，复位组件150用于驱动踏板组件140在外部激励消失后复位；踏板组件140包括踏板141及转动装配于踏板141的滚轮142，滚轮142设置于踏板141面向复位组件150的一侧，限位壳体110用于限制踏板141在外部激励作用下进行直线运动；复位组件150包括旋转板151及复位弹簧，旋转板151面向踏板组件140的一侧设置有导向块152，导向块152的位置与滚轮142的位置相匹配，使得旋转板151在踏板141的驱动下旋转，复位弹簧用于驱动旋转板151在外部激励消失后复位，以驱动踏板141复位。

本实施例的复位弹簧的一端设置于旋转板151，另一端设置于限位壳体110的内壁；复位弹簧的数量可为多个，多个复位弹簧可沿旋转板151的周向均匀分布。

作为一个可选实施例，传动部200包括传动轴210，旋转板151通过单向轴承与传动轴210接合，且单向轴承被配置为：当踏板组件140在外部激励作用下进行直线运动时，传动轴210在踏板组件140的驱动下随旋转板151转动，当踏板组件140在外部激励消失后而在复位弹簧的驱动下复位时，传动轴210不随旋转板151的复位而反向转动。

在本实施例中，当踏板组件140在外部激励消失后而在复位弹簧的驱动下复位时，传动轴210不随旋转板151的复位而反向转动，即当复位弹簧在外部激励消失后驱动旋转板151复位时，传动轴210不随旋转板151反向转动。

本实施例的旋转板151通过单向轴承与传动轴210接合，实现传动部200与能量接收部100接合，进而实现外部能量的传递。

作为一个可选实施例，传动轴210设置于限位壳体110，且传动轴210通过单向轴承设置于限位壳体110，单向轴承被配置为：当踏板组件140在外部激励作用下进行直线运动时，传动轴210在踏板组件140的驱动下转动，当踏板组件140在外部激励消失后而复位时，单向轴承限制传动轴210转动。

在本实施例中，当踏板组件140在外部激励消失后而复位时，单向轴承限制传动轴210转动，即限位壳体110上的该单向轴承限制传动轴210只能进行单向转动。

本实施例的传动轴210一端与旋转板151接合，另一端与限位壳体110接合；传动轴210的轴向与踏板组件140的直线运动方向平行；限位壳体110为圆柱体状，传动轴210的轴向与踏板组件140的直线运动方向均平行于限位壳体110的轴向。

结合图13，作为一个可选实施例，传动轴210上设置有传动凸轮215，传动凸轮215随传动轴210的转动而转动；传动轴210上设置有飞轮壳体216，飞轮壳体216能够相对于传动轴210转动，环绕伸缩件400设置于飞轮壳体216内，环绕伸缩件400的第二端与飞轮壳体216的内壁接合，飞轮壳体216的侧壁设置有多个锁止凹槽217；锁止部300包括转动开关轴330、凸轮推板340、锁止凸块350及复位弹簧，转动开关轴330转动装配于限位壳体110，凸轮推板340和锁止凸块350均设置于转动开关轴330，凸轮推板340用于与传动凸轮215配合以使得传动轴210能够驱动转动开关轴330转动，锁止凸块350用于与锁止凹槽217配合以限制飞轮壳体216转动，复位弹簧用于驱动转动开关轴330复位；转动开关轴330被配置为：具有第一状态和第二状态，转动开关轴330在传动轴210的驱动下由第一状态变化为第二状态，当转动开关轴330处于第一状态时，锁止凸块350与锁止凹槽217配合以限制环绕伸缩件400的第二端运动，使得环绕伸缩件400扭转而储存能量，当转动开关轴330在传动轴210上的传动凸轮215的驱动下变化为第二状态时，锁止凸块350由锁止凹槽217脱离以解除对环绕伸缩件400第二端的限制，环绕伸缩件400伸展而驱动飞轮壳体216转动以释放能量。

在本实施例中，当传动凸轮215转动到凸轮推板340所处位置时，传动凸轮215与凸轮推板340抵接，转动开关轴330在传动凸轮215的驱动下转动，转动开关轴330由第一状态变化为第二状态，锁止凸起214由锁止凹槽217脱离，飞轮壳体216可在环绕伸缩件400的驱动下转动。

结合图14，作为一个可选实施例，第一电极组500设置于飞轮壳体216的外壁，第二电极组600被配置为设置于限位壳体110的内壁并与第一电极组500相向设置，当环绕伸缩件400伸展而驱动飞轮壳体216转动时，第一电极组500相对于第二电极组600转动，第一电极组500与第二电极组600摩擦发电；第一电极组500包括多个环状排列的第一电极510，第二电极组600包括多个环状排列的第二电极520，第一电极510为第二电极520数量的一半；第一电极510的材料与第二电极520的材料的带电极性相反，或者，第一电极510的材料与第二电极520的材料的带电极性相同且存在强弱差别。

本实施例的第一电极510可被构造为叶片状，与第二电极520为扫掠式接触。

并且，飞轮壳体216的侧壁和底壁可均设置有第一电极510，对应地，限位壳体110的侧壁和底壁也均设置有第二电极520；飞轮壳体216侧壁的第一电极510与限位壳体110侧壁的第二电极520摩擦发电，且相邻第一电极510的周向间隔角度为相邻第二电极520的周向间隔角度的两倍；飞轮壳体216底壁的第一电极510与限位壳体110底壁的第二电极520摩擦发电，且相邻第一电极510的周向间隔角度为相邻第二电极520的周向间隔角度的两倍。

作为一个可选实施例，上述的单向轴承可采用滚针单向轴承，或深沟球单向轴承，或其它适应于所处结构的单向轴承。

作为一个可选实施例，第一电极510采用易失电子的材料，可选自：铜、硅、锗、弱带电极性的化合物等；第二电极520采用易得电子的材料，可选自：聚四氟乙烯(FEP)、全氟乙烯丙烯共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、苯胺甲醛树脂、聚甲醛、乙基纤维素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚乙二醇丁二酸酯、纤维素、纤维素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、再生纤维海绵、聚氨酯弹性体、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、人造纤维、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚酯、聚异丁烯、聚氨酯柔性海绵、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂、氯丁橡胶、丁二烯丙烯共聚物、天然橡胶、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-co-丙烯腈)、聚乙烯丙二酚碳酸盐，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、液晶高分子聚合物、聚氯丁二烯、聚丙烯腈、聚双苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚三氟氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、派瑞林等。

本领域内的技术人员应明白，以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种机械扭转调控式摩擦纳米发电机，其特征在于，包括：

能量传递装置，所述能量传递装置包括能量接收部及传动部，所述能量接收部被布置为在外部激励作用下能够进行直线运动，所述传动部被布置为在所述能量接收部的驱动下能够进行单向转动；

能量储存装置，所述能量储存装置包括锁止部及套接于所述传动部的环绕伸缩件，所述环绕伸缩件的第一端与所述传动部接合，所述环绕伸缩件的第一端随所述传动部的转动而运动，所述锁止部被配置为：具有第一状态和第二状态，在所述传动部的驱动下所述锁止部由第一状态变化为第二状态，当所述锁止部处于第一状态时，所述锁止部限制所述环绕伸缩件的第二端运动，使得所述环绕伸缩件扭转而储存能量，当所述锁止部处于第二状态时，所述锁止部对所述环绕伸缩件第二端的限制解除，所述环绕伸缩件伸展而释放能量；以及

发电装置，所述发电装置包括与所述环绕伸缩件接合的第一电极组及与所述第一电极组相向设置的第二电极组，当所述环绕伸缩件伸展而释放能量时，所述环绕伸缩件驱动所述第一电极组相对于所述第二电极组转动，所述第一电极组与所述第二电极组摩擦发电；

所述传动部上设置有触发部，所述触发部随所述传动部的转动而转动，且当所述触发部转动到预设位置时，所述触发部驱动所述锁止部由第一状态变化为第二状态；

所述能量接收部包括限位壳体及依次设置于所述限位壳体内的主动推杆和复位弹簧，所述限位壳体用于限制所述主动推杆在外部激励作用下进行直线运动，所述复位弹簧用于驱动所述主动推杆在外部激励消失后复位；

所述主动推杆上设置有沿其直线运动方向排列的多个第一传动齿；所述传动部包括传动轴，所述传动轴上设置有单向轴承，且所述单向轴承被配置为：当所述主动推杆在外部激励作用下进行直线运动时，所述传动轴在所述主动推杆的驱动下转动，当所述主动推杆在外部激励消失后而复位时，所述传动轴不随所述主动推杆的运动而反向转动；所述单向轴承上配置有传动齿轮，所述传动齿轮与所述主动推杆上的第一传动齿相啮合，以实现所述传动轴与所述主动推杆接合；

所述传动轴上设置有不完全齿轮，所述不完全齿轮具有沿自身周向排列的聚集于预设区域的多个齿，所述不完全齿轮随所述传动轴的转动而转动；所述传动轴上设置有伸缩件壳体，所述伸缩件壳体能够相对于所述传动轴转动，所述环绕伸缩件设置于伸缩件壳体内，所述环绕伸缩件的第二端与所述伸缩件壳体的内壁接合，所述伸缩件壳体的外壁设置有多个锁止凸起；所述锁止部包括从动推杆、锁止推杆及复位弹簧，所述锁止推杆用于与所述锁止凸起配合，所述从动推杆用于驱动所述锁止推杆运动，所述复位弹簧用于驱动所述锁止推杆复位，所述从动推杆上设置有沿直线排列的多个第二传动齿，所述多个第二传动齿能够与所述不完全齿轮的多个齿啮合；所述从动推杆被配置为：当所述不完全齿轮的多个齿转动到预设位置时，所述从动推杆上的多个第二传动齿与所述不完全齿轮的多个齿啮合，所述从动推杆在所述不完全齿轮的驱动下进行直线运动，所述从动推杆驱动所述锁止推杆进行直线运动；所述锁止推杆被配置为：具有第一状态和第二状态，所述锁止推杆在所述从动推杆的驱动下由第一状态变化为第二状态，当所述锁止推杆处于第一状态时，所述锁止推杆与所述锁止凸起配合以限制所述环绕伸缩件的第二端运动，使得所述环绕伸缩件扭转而储存能量，当所述锁止推杆在所述从动推杆的驱动下变化为第二状态时，所述锁止推杆与所述锁止凸起的配合取消以解除对所述环绕伸缩件第二端的限制，所述环绕伸缩件伸展而驱动所述伸缩件壳体转动以释放能量。

2.根据权利要求1所述的机械扭转调控式摩擦纳米发电机，其特征在于，所述能量接收部包括用于接收外部激励的接收组件，限制所述接收组件在外部激励作用下进行直线运动的限位组件，以及驱动所述接收组件在外部激励消失后进行复位的复位组件。

3.根据权利要求1所述的机械扭转调控式摩擦纳米发电机，其特征在于，所述传动部包括传动轴，所述传动轴与所述能量接收部通过单向轴承接合，且所述单向轴承被配置为：当所述能量接收部在外部激励作用下进行直线运动时，所述传动轴在所述能量接收部的驱动下转动，当所述能量接收部在外部激励消失后而复位时，所述传动轴不随所述能量接收部的运动而反向转动。

4.根据权利要求1所述的机械扭转调控式摩擦纳米发电机，其特征在于，所述传动轴设置于所述限位壳体，且所述传动轴通过单向轴承设置于所述限位壳体，所述单向轴承被配置为：当所述主动推杆在外部激励作用下进行直线运动时，所述传动轴在所述主动推杆的驱动下转动，当所述主动推杆在外部激励消失后而复位时，所述单向轴承限制所述传动轴转动。

5.根据权利要求1所述的机械扭转调控式摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一电极组设置于所述伸缩件壳体的外壁，所述第二电极组被配置为设置于电极安装板并与所述第一电极组相向设置，当所述环绕伸缩件伸展而驱动所述伸缩件壳体转动时，所述第一电极组相对于所述第二电极组转动，所述第一电极组与所述第二电极组摩擦发电；

所述第一电极组包括多个环状排列的第一电极，所述第二电极组包括多个环状排列的第二电极，所述第一电极为所述第二电极数量的一半；

所述第一电极的材料与所述第二电极的材料的带电极性相反，或者，所述第一电极的材料与所述第二电极的材料的带电极性相同且存在强弱差别。

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