CN113364336A - 摩擦发电机 - Google Patents

Abstract

根据本发明实施例的摩擦发电机包括定子、电极层、转轴、转子和高分子薄膜，所述电极层覆设在所述定子的表面，所述转轴穿过所述定子设置，所述定子不可随所述转轴转动，所述转子套在所述转轴上，所述转子与所述定子在所述转轴的轴向方向上相对间隔布置，所述转轴可带动所述转子转动，以使所述转子与所述定子发生相对滑动，所述高分子薄膜与所述转子朝向所述定子的表面相连，所述高分子薄膜为拱形，所述高分子薄膜的顶部与所述电极层接触。本发明的摩擦发电机具有安全可靠、适应性强、使用寿命长的特点。

Description

摩擦发电机

技术领域

本发明涉及能量转化技术领域，具体地，涉及一种摩擦发电机。

背景技术

摩擦纳米发电机能够利用摩擦起电效应和静电感应效应二者的耦合效应把微小的非电能的能量转换为电能，被广泛应用于各个行业中，但是在工作过程中，摩擦发电机需要定转子在工作时紧密接触，易造成摩擦层薄膜的严重磨损，发电机的使用寿命较短。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

在实际使用中，为保证发电机的工作效果，定转子之间紧密接触在一起，长期摩擦工作会对摩擦面造成极大地磨损，影响输出电量的大小和质量，减少发电机的使用寿命，同时发电机的输出电量不可控制，无法适应多种工作环境。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种耐用可靠、发电量可调的摩擦发电机。

根据本发明实施例的摩擦发电机包括定子、电极层、转轴、转子和高分子薄膜，所述电极层覆设在所述定子的表面，所述转轴穿过所述定子设置，所述定子不可随所述转轴转动，所述转子套在所述转轴上，所述转子与所述定子在所述转轴的轴向方向上相对间隔布置，所述转轴可带动所述转子转动，以使所述转子与所述定子发生相对滑动，所述高分子薄膜与所述转子朝向所述定子的表面相连，所述高分子薄膜为拱形，所述高分子薄膜的顶部与所述电极层接触。

根据本发明实施例的摩擦发电机，通过调节定子与转子之间的距离，改变高分子薄膜与定子的接触面积，可以调节发电量，具有安全可靠、适应性强、使用寿命长的特点。

在一些实施例中，所述高分子薄膜为多个，多个所述高分子薄膜绕所述转轴的周向均匀布置。

在一些实施例中，所述高分子薄膜的拱轴线方向与所述转轴的径向方向平行。

在一些实施例中，所述高分子薄膜为聚四氟乙烯薄膜、聚四氟乙烯薄膜、聚偏氟乙烯薄膜的其中一种。

在一些实施例中，所述定子包括第一部和第二部，所述第一部具有多个第一凸起，多个所述第一凸起绕所述转轴的周向均匀布置，所述第二部具有多个第二凸起，所述第二凸起位于相邻所述第一凸起之间，所述第一凸起与所述第二凸起相对间隔设置。

在一些实施例中，所述摩擦发电机还包括轴套，所述轴套套设在所述转轴上，所述转子与所述轴套相连，所述轴套可沿所述转轴的轴向移动，以驱动所述转子靠近或远离所述定子。

在一些实施例中，所述定子的材料为绝缘材料。

在一些实施例中，所述高分子薄膜在其宽度方向上具有第一侧边和第二侧边，所述第一侧边与所述第二侧边均与所述转子相连。

在一些实施例中，所述转子上设有第一凹槽和第二凹槽，所述第一侧边设在所述第一凹槽内，所述第二侧边设在所述第二凹槽内。

在一些实施例中，所述摩擦发电机还包括有箱体，所述转轴穿过所述箱体设置，所述箱体内具有腔室，所述定子和所述转子位于所述腔室内。

附图说明

图1是根据本发明实施例的摩擦发电机的结构示意图。

图2是根据图1实施例中摩擦发电机的装配示意图。

图3是根据图1实施例中定子的结构示意图。

图4是根据图1实施例中转子的结构示意图。

附图标记：

定子1，第一部11，第一凸起111，第二部12，第二凸起121，电极层2，转轴3，转子4，第一凹槽41，第二凹槽42，高分子薄膜5，第一侧边51，第二侧边52，轴套6，箱体7。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图1-4描述根据本发明实施例的摩擦发电机。

根据本发明实施例的摩擦发电机包括定子1、电极层2、转轴3、转子4和高分子薄膜5。

电极层2覆设在定子1的表面。

如图1-4所示，在定子1的表面覆设有电极层2，电极层2的材料可以为铜、金、银、铂的其中一种。

转轴3穿过定子1设置，定子1不可随转轴3转动。

如图1-4所示，定子1固定不动，转轴3穿过定子1与转子4相连，当转轴3转动时，定子1固定不动，不随转轴3发生转动。

转子4套在转轴3上，转子4与定子1在转轴3的轴向方向上相对间隔布置，转轴3可带动转子4转动，以使转子4与定子1发生相对滑动。

如图2所示，转子4固定套在转轴3上，转子4与定子1在上下方向上相对间隔布置，转轴3转动时，转子4随转轴3转动，转子4相对与定子1运动，以将转动的机械能转化为电能，从而产生电流。

高分子薄膜5与转子4朝向定子1的表面相连，高分子薄膜5为拱形，高分子薄膜5的顶部与电极层2接触。

如图1-4所示，在转子4的下表面上连接有拱形的高分子薄膜5，且高分子薄膜5的中间部分不与转子4接触，高分子薄膜5的表面具有一定的张力，高分子薄膜5在上下方向上可以进行一定程度的形变，高分子薄膜5的顶部与电极层2接触，当定子1与转子4相对运动时，高分子薄膜5与电极层2的接触面之间互相发生电荷转移，高分子薄膜5带负电，电极层2则带正电，从而产生电流。通过调整转子4与定子1的间距，可以改变高分子薄膜5与电极层2表面的接触面积，从而进一步提高或减少电量输出。

根据本发明实施例的摩擦发电机，通过调节定子1与转子4之间的距离，改变高分子薄膜5与定子1的接触面积，可以调节发电量，具有安全可靠、适应性强、使用寿命长的特点。

在一些实施例中，高分子薄膜5为多个，多个高分子薄膜5绕转轴3的周向均匀布置。

如图1-4所示，多个高分子薄膜5持续不断的与电极层2发生电荷转移，同时多个高分子薄膜5在转子4的下表面上以转轴3为中心，绕转轴3的周向进行均匀布置，可以保证产生电流的稳定性。

在一些实施例中，高分子薄膜5的拱轴线方向与转轴3的径向方向平行。

如图1-4所示，高分子薄膜5的横截面的中心点连线为拱轴线，拱轴线方向指向转轴3，且与转轴3的径向方向平行，从而输出稳定的电流。

在一些实施例中，高分子薄膜5为聚四氟乙烯薄膜、聚四氟乙烯薄膜、聚偏氟乙烯薄膜的其中一种。

高分子薄膜5由软性高分子聚合物制成，具有良好的绝缘性，从而使电荷将在薄膜表面停留一段时间，聚四氟乙烯薄膜，或者，聚四氟乙烯薄膜，或者，聚偏氟乙烯薄膜均可制成高分子薄膜5进行使用。

在一些实施例中，定子1包括第一部11和第二部12，第一部11具有多个第一凸起111，多个第一凸起111绕转轴3的周向均匀布置，第二部12具有多个第二凸起121，第二凸起121位于相邻第一凸起111之间，第一凸起111与第二凸起121相对间隔设置。

如图3所示，在定子1上靠近中心的部分为第一部11，定子1上边缘部分为第二部12，第一部11上绕定子1的中心设有多个第一凸起111，相邻第一凸起111之间形成一定的凹槽，第二部12上绕定子1的中心设有多个第二凸起121，第二凸起121位于相邻第一凸起111之间的凹槽内，第一凸起111与第二凸起121相互啮合布置，第一凸起111与第二凸起121之间具有一定的间隔，第一凸起111与第二凸起121的上表面上覆设有电极层2，电极层2由于第一凸起111与第二凸起121的相对设置而分割成两部分，从而形成了内外两个电极。当转子4转动时，感应电荷在内外两电极中交替产生，从而产生了周期性的交变电流。

在一些实施例中，摩擦发电机还包括轴套6，轴套6套设在转轴3上，转子4与轴套6相连，轴套6可沿转轴3的轴向移动，以驱动转子4靠近或远离定子1。

如图1-2所示，轴套6套设在转轴3上，轴套6外部与转子4连接在一起，通过沿转轴3上下移动轴套6，使转子4在上下方向上靠近或远离定子1，以此改变高分子薄膜5与电极层2表面的接触面积，从而调节发电量。

在一些实施例中，定子1的材料为绝缘材料。定子1上设有导线孔，导线通过导线孔将电极层2与外部电路连接起来，从而将产生的电流传输到外部电路，定子1与电极层2相连，为保证电流的稳定输出，故使用绝缘材料制作定子1。

在一些实施例中，高分子薄膜5在其宽度方向上具有第一侧边51和第二侧边52，第一侧边51与第二侧边52均与转子4相连。

如图4所示，高分子薄膜5的左右方向上具有两个侧边，分别为第一侧边51和第二侧边52，第一侧边51和第二侧边52均与转子4的下表面连接，从而将高分子薄膜5固定在转子4上。

在一些实施例中，转子4上设有第一凹槽41和第二凹槽42，第一侧边51设在第一凹槽41内，第二侧边52设在第二凹槽42内。

如图4所示，在转子4上设有第一凹槽41和第二凹槽42，第一侧边51设在第一凹槽41内，第二侧边52设在第二凹槽42内，高分子薄膜5有多个，对之对应的第一凹槽41和第二凹槽42也有多个，多个高分子薄膜5使产生的交流电的幅值和频率稳定，多个第一凹槽41和多个第二凹槽42可以为上下方向上贯穿转子4的通孔，以对发电机进行冷却，提高发电效率。

在一些实施例中，摩擦发电机还包括有箱体7，转轴3穿过箱体7设置，箱体7内具有腔室，定子1和转子4位于腔室内。

在定子1和转子4的外部设有箱体7，箱体7用来保护定子1和转子4不受外界影响，可以延长设备的使用寿命。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种摩擦发电机，其特征在于，包括：

定子；

电极层，所述电极层覆设在所述定子的表面；

转轴，所述转轴穿过所述定子设置，所述定子不可随所述转轴转动；

转子，所述转子套在所述转轴上，所述转子与所述定子在所述转轴的轴向方向上相对间隔布置，所述转轴可带动所述转子转动，以使所述转子与所述定子发生相对滑动；

高分子薄膜，所述高分子薄膜与所述转子朝向所述定子的表面相连，所述高分子薄膜为拱形，所述高分子薄膜的顶部与所述电极层接触。

2.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，所述高分子薄膜为多个，多个所述高分子薄膜绕所述转轴的周向均匀布置。

3.根据权利要求2所述的摩擦发电机，其特征在于，所述高分子薄膜的拱轴线方向与所述转轴的径向方向平行。

4.根据权利要求3所述的摩擦发电机，其特征在于，所述高分子薄膜为聚四氟乙烯薄膜、聚四氟乙烯薄膜、聚偏氟乙烯薄膜的其中一种。

5.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，所述定子包括第一部和第二部，所述第一部具有多个第一凸起，多个所述第一凸起绕所述转轴的周向均匀布置，所述第二部具有多个第二凸起，所述第二凸起位于相邻所述第一凸起之间，所述第一凸起与所述第二凸起相对间隔设置。

6.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，还包括轴套，所述轴套套设在所述转轴上，所述转子与所述轴套相连，所述轴套可沿所述转轴的轴向移动，以驱动所述转子靠近或远离所述定子。

7.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，所述定子的材料为绝缘材料。

8.根据权利要求1所述的摩擦发电机，其特征在于，所述高分子薄膜在其宽度方向上具有第一侧边和第二侧边，所述第一侧边与所述第二侧边均与所述转子相连。

9.根据权利要求8所述的摩擦发电机，其特征在于，所述转子上设有第一凹槽和第二凹槽，所述第一侧边设在所述第一凹槽内，所述第二侧边设在所述第二凹槽内。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的摩擦发电机，其特征在于，还包括有箱体，所述转轴穿过所述箱体设置，所述箱体内具有腔室，所述定子和所述转子均位于所述腔室内。

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