CN207801780U - 一种基于独立层模式的摩擦发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于独立层模式的摩擦发电装置，包括至少一个摩擦发电单元，所述摩擦发电单元包括第一摩擦体、绝缘摩擦体和第二摩擦体；所述第一摩擦体、第二摩擦体的正、负摩擦面与绝缘摩擦体的绝缘摩擦面形状尺寸一致并保持接触，第一摩擦体、第二摩擦体的位置交错放置，为定子，并分别为正、负电极，绝缘摩擦体位于第一摩擦体、第二摩擦体之间，为转子；多个摩擦发电单元叠加形成电池堆。本实用新型结构简单，器件通用，成本低廉，多个结构单元之间可自由叠加，增加电流的有效值，可显著解决摩擦发电机电流值较小的技术难题，是一种可以广泛应用的摩擦发电机。

Description

一种基于独立层模式的摩擦发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种发电装置，尤其涉及一种基于独立层模式的摩擦发电装置。

背景技术

摩擦纳米发电是一门新兴的研究领域，主要是研究如何有效的把自然界的机械能转化为电能，是一种新的能源利用形式。摩擦发电不同于传统的核能、火力、水力发电，它主要是基于摩擦起电和静电感应把机械能转化为电能。然而，对于自然界中微弱的风、雨、水、振动等运动形式，无法带动传统的发电装置发电，而这部分能量又是随处可见的，若能有效的转化这些微小的能量，将极大的扩展能量利用的新领域。摩擦发电机正是利用摩擦面的接触与分离，在静电感应的作用下使得电子能够定向移动形成电流。自然界中微弱能量一般只能使得摩擦发电机的转子摩擦面工作在超低频状态下，产生的有效电流相对微弱。

因此，如何设计一款结构简单、维护方便、电流有效值大的摩擦发电装置显得尤为重要，但是，现有的摩擦发电装置存在发电结构复杂和电流有效值弱的缺点，所以实现不了上述需求。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构更加简单、维护方便、可自由叠加的摩擦发电装置，该装置结构简单、功能层明确，配件规格统一，维护替换方便，适用性强。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术手段是：一种基于独立层模式的摩擦发电装置，包括至少一个摩擦发电单元，所述摩擦发电单元包括第一摩擦体、绝缘摩擦体和第二摩擦体；所述第一摩擦体、第二摩擦体的正、负摩擦面与绝缘摩擦体的绝缘摩擦面形状尺寸一致并保持接触，第一摩擦体、第二摩擦体的位置交错放置，为定子，并分别为正、负电极，绝缘摩擦体位于第一摩擦体、第二摩擦体之间，为转子；多个摩擦发电单元叠加形成电池堆。

进一步的，所述多个摩擦发电单元叠加形成电池堆，其叠加方式为正摩擦面、绝缘摩擦面、负摩擦面、绝缘摩擦面、正摩擦面，依次循环叠加。

进一步的，所述第一摩擦体和第二摩擦体为片状体，其中片状体为扇形体、方形体或环形体的一种。

更进一步的，所述第一摩擦体、绝缘摩擦体和第二摩擦体均为扇形片状体，扇形片状体的圆心连接在驱动轴上，第一摩擦体、第二摩擦体由导体材料构成，设置为定子并分别为正、负电极，绝缘摩擦体为绝缘材料。

更进一步的，所述导体材料为金属单质、合金或非金属导电材料，所述绝缘材料为高分子、氧化物或陶瓷。

本实用新型具有以下优点：结构简单，器件通用，成本低廉，多个结构单元之间可自由叠加，增加电流的有效值，可显著解决摩擦发电机电流值较小的技术难题，是一种可以广泛应用的摩擦发电机。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1中电荷转移过程示意图；

图3为本实用新型实施例2的结构示意图。

图中：1、第一摩擦体，2、绝缘摩擦体，3、第二摩擦体。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种基于独立层模式的摩擦发电装置，包括至少一个摩擦发电单元，第一摩擦体1在最上层，绝缘摩擦体2在中间层，第二摩擦体3为最下层。其中，第一摩擦体和第二摩擦体为导体，作为定子，并分别作为电极一和电极二，可以为同种材质(如AI)；中间层为纯绝缘体(如聚酰亚胺)，做为转子。三者的规格相同，但第一摩擦体和第二摩擦体交错放置，轴对称中心线相互垂直。当绝缘体转动后，上、下两个表面分别带有不可移动的负电荷。当绝缘体与上层的第一摩擦体有接触时，在第一摩擦体上感应相应的正电荷；当绝缘体转动离开，且绝缘体与第二摩擦体接触时，在第二摩擦体上感应相应的正电荷。因此，当第一摩擦体与第二摩擦体通过外电路连通时，电子会在第一和第二两个摩擦导体之间定向运动，形成交流脉冲信号。

电子的转移路径如图2所示。当发电单元的状态由图2(a)，经图2(b)至图2(c)时，由于中的绝缘体上下两个表面均带有不可移动的负电荷，第二摩擦电极面逐渐与绝缘体下表面分离，使得接触面上的正、负电荷中心分离，因此，第二摩擦面带正电。当第二摩擦面与第一摩擦面通过外电路连通时，电流方向则从第二摩擦体流向第一摩擦体。

当发电单元的状态由图2(c)，经图2(d)至图2(e)时，带负电绝缘体的上表面与第一摩擦体接触，使得第一摩擦体面感应正电荷，当第二摩擦体面与第一摩擦体面通过外电路连通时，电流方向则从第二摩擦体流向第一摩擦体。

当发电单元的状态由图2(e)，经图2(f)至图2(g)时，带负电绝缘体的上表面与第一摩擦体面的接触面逐渐分离，第一摩擦体带正电。当第二摩擦体面与第一摩擦体面通过外电路连通时，电流方向则从第一摩擦体流向第二摩擦体。

当发电单元的状态由图2(g)，经图2(h)至图2(a)时，带负电绝缘体的下表面与第二摩擦体面接触，使得第二摩擦体面感应正电荷，当第二摩擦体面与第一摩擦体面通过外电路连通时，电流方向则从第一摩擦体流向第二摩擦体。

实施例2

如图3所示，作为一个摩擦发电单元，其摩擦体电极面为扇形，相当于把一个圆面分为16等份的扇形，第一摩擦体在最上层，由4份扇形组成，占总面积的四份之一；中间为绝缘体，由4份扇形组成，占总面积的四份之一；第二摩擦体在最下层，由4份扇形组成，占总面积的四份之一；第一摩擦体与第二摩擦体错开设置，空隙也有4份，占总面积的四份之一。

第一摩擦体和第二摩擦体为定子，中间的绝缘体为转子，当绝缘体转动时，电子在第一摩擦体电极和第二摩擦体电极之间的转移过程如实施例1中的电子转移过程。因此，当绝缘层转动时，两个电极通过外电路连通，在外电路会形成交流的脉冲信号。

实施例3

作为电池堆的制作。当我们选择一种摩擦发电单元的结构时，各个摩擦发电单元之间采用正|绝|负|绝|正|绝…这样的周期性结构依次组装，构成电池堆。其中所有的正摩擦电极相连，所有的负摩擦电极也相连，正负摩擦电极为定子；所有的绝缘体摩擦层随轴转动，为转子。电子转移过程如实例1和实例2所描述。当转子发生转动时，会在正负摩擦电极之间产生交流脉冲信号。

通过上述实施例子可以看出，本实用新型结构简单，器件通用，成本低廉，多个结构单元之间可自由叠加，增加电流的有效值，可显著解决摩擦发电机电流值较小的技术难题，是一种可以广泛应用的摩擦发电机。

本实用新型所公开的实例只针对本实用新型的技术方案的解释，不能作为对本实用新型的内容的限制，本领域技术人员在本实用新型基础上的变更依然在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于独立层模式的摩擦发电装置，其特征在于：包括至少一个摩擦发电单元，所述摩擦发电单元包括第一摩擦体、绝缘摩擦体和第二摩擦体；所述第一摩擦体、第二摩擦体的正、负摩擦面与绝缘摩擦体的绝缘摩擦面形状尺寸一致并保持接触，第一摩擦体、第二摩擦体的位置交错放置，为定子，并分别为正、负电极，绝缘摩擦体位于第一摩擦体、第二摩擦体之间，为转子；多个摩擦发电单元叠加形成电池堆。

2.根据权利要求1所述的基于独立层模式的摩擦发电装置，其特征在于：所述多个摩擦发电单元叠加形成电池堆，其叠加方式为正摩擦面、绝缘摩擦面、负摩擦面、绝缘摩擦面、正摩擦面，依次循环叠加。

3.根据权利要求1所述的基于独立层模式的摩擦发电装置，其特征在于：所述第一摩擦体和第二摩擦体为片状体，其中片状体为扇形体、方形体或环形体的一种。

4.根据权利要求3所述的基于独立层模式的摩擦发电装置，其特征在于：所述第一摩擦体、绝缘摩擦体和第二摩擦体均为扇形片状体，扇形片状体的圆心连接在驱动轴上，第一摩擦体、第二摩擦体由导体材料构成，设置为定子并分别为正、负电极，绝缘摩擦体为绝缘材料。