JP2023551610A - 摩擦電磁複合型発電装置とその性能テストプラットフォーム及び方法 - Google Patents

Abstract

ローター部、ステーター部、及び、中心軸を含む、摩擦電磁複合型発電装置とその性能テストプラットフォーム及び方法であって、ローター部及びステーター部は、中心軸に外嵌され、ローター部の軸方向における両側にいずれも１つのステーター部が外嵌されている。ローター部にローター板、マグネットアレイ、及びベーンアレイが設けられ、マグネットアレイは、ローター板に固定され、ローター板の２つの軸方向端は、いずれも１つのベーンアレイに固定接続され、ベーンアレイに第１の誘電体膜が設けられる。ステーター部にステーター板、コイルアレイ、電極アレイ、及び、摩擦層が設けられ、コイルアレイは、ステーター板に固定され、電極アレイは、ステーター板の内側軸方向面に固定接続され、第２の誘電体膜で構成される摩擦層は、電極アレイを覆い、摩擦層は、ベーンアレイにおける第１の誘電体膜と接触しており、第１の誘電体膜と第２の誘電体膜には、電極配列の違いがある。摩擦電磁複合型発電装置は、発電のエネルギー変換効率を向上させる。

Description

本出願は、２０２１年１１月０３日に中国専利局に提出された、出願番号が２０２１１１２９６１９０.２であって、発明の名称が「摩擦電磁複合型発電装置とその性能テストプラットフォーム及び方法」である中国特許出願に基づく優先権を主張し、その全内容を本出願に参照により援用する。

本発明は、発電機の技術分野に関し、特に、摩擦電磁複合型発電装置とその性能テストプラットフォーム及び方法に関する。

科学技術が進んでいることに伴い、人々のエネルギーに対する需要は、ますます活発になり、伝統的なエネルギーは、徐々に減少しており、再生可能エネルギーの探求が人々の主な焦点となる。
再生可能エネルギーのうち、水エネルギーや風力エネルギーなどのランダムで不規則な機械的エネルギーは、その分布が広く、埋蔵量が多く、収集できるため、主要な探求方向になる。
実生活では、この機械的エネルギーは、例えば、一般的な風車や水力発電機などの従来の電磁発電機を介して収集することが多い。
しかしながら、従来の電磁発電機は、ファラデーの電磁誘導の法則に基づいて発電するため、その構造が複雑で、体積が大きく、自然界の多くの小さな機械的動きによって生成されたエネルギーは、電磁発電機で収集することができない。
また、マクスウェルの古典方程式によれば、電磁誘導発電は、高周波数の機械的動きに適することが多く、日常生活における低周波数の機械的動きのエネルギー利用効率は、非常に低いことが分かる。
このように、電磁発電機は、ランダムで不規則な機械的エネルギーの一部しか収集できず、機械的エネルギーの浪費が多く、発電のエネルギー変換効率が低くなる。

本発明は、電磁発電機を使用してランダムで不規則な機械的エネルギーを効率的に収集することができず、発電のエネルギー変換効率が低くなるという問題を解決するための摩擦電磁複合型発電装置を提供する。

本発明の第１の態様は、ローター部、ステーター部、及び、中心軸を含む摩擦電磁複合型発電装置を提供し、ローター部とステーター部とが、中心軸に外嵌され、ローター部の両側にいずれも１つのステーター部が外嵌されている。
そして、ローター部は、ローター板、マグネットアレイ、及び、ベーンアレイを含み、マグネットアレイは、ローター板に設けられ、このローター板の２つの軸方向端は、いずれも１つのベーンアレイに固定接続され、ローター板に第１の貫通孔が設けられ、中心軸は、第１の貫通孔を通ってローター板に固定接続され、ベーンアレイに第１の誘電体膜が設けられている。
また、ステーター部は、ステーター板、コイルアレイ、電極アレイ、及び、摩擦層を含み、コイルアレイは、ステーター板に設けられ、電極アレイは、ステーター板の内側軸方向面に固定接続され、摩擦層は、電極アレイを覆い、この摩擦層は、第２の誘電体膜で構成されている。
さらに、摩擦層は、第１の誘電体膜と接触しており、第１の誘電体膜と第２の誘電体膜には、電極配列の違いがある。

第１の態様における第１の実現可能な装置では、電極アレイは、Ｎ個の第１の電極及びＮ個の第２の電極を含み、Ｎは、３より大きい整数である。
そして、第１の電極と第２の電極は、周方向に交互に配置され、Ｎ個の第１の電極は、互いに電気的に接続され、Ｎ個の第２の電極は、互いに電気的に接続されている。

第１の態様における第１の実現可能な装置と組み合わせた第２の実現可能な装置では、ステーター部は、円形電極ディスクをさらに含み、電極ディスクの中心に中心軸が通る第２の貫通孔が設けられ、電極ディスクの一方の端面は、ステーター板の内側軸方向面に接着され、他方の端面に電極アレイが設置されている。
第１の電極と第２の電極は、電極ディスクの周方向に沿って等間隔で交互に配置され、第１の電極と第２の電極は、同じ形状であり、両方とも扇形の金属めっき層であり、第１の電極の内端は、電極ディスクの中央に設けられた第１の接続リングに接続され、第２の電極の外端は、電極ディスクの外周に設けられた第２の接続リングに接続されている。
第２の貫通孔の孔径は、第１の接続リングの内径より小さい。

第１の態様における第２の実現可能な装置と組み合わせた第３の実現可能な装置では、第１の電極と第２の電極の中心角の値の範囲は、１０°から８０°である。
第１の電極と第２の電極との間隔の値の範囲は、０．０２ＬからＬであり、Ｌは、第１の電極又は第２の電極の最大幅である。

第１の態様における第２の実現可能な装置と組み合わせた第４の実現可能な装置では、ベーンアレイは、円筒構造体とＮ個のベーンを含み、このＮ個のベーンは、円筒構造体の外周に均等に接続され、円筒構造体の中間孔は、第１の貫通孔と位置合わせされている。

第１の態様における第４の実現可能な装置と組み合わせた第５の実現可能な装置では、ベーンの軸方向断面の形状は、電極の形状と同じであり、第１の誘電体膜は、ベーンの当該摩擦層に対向する面を覆う。

第１の態様における第４の実現可能な装置と組み合わせた第６の実現可能な装置では、第１の誘電体膜は、Ｎ個のアーチ型フィルムを含み、このアーチ型フィルムのトップ部は、摩擦層と柔軟に接触しており、アーチ型フィルムと摩擦層の接触面積は、電極の軸方向断面積に等しい。

第１の態様における第４の実現可能な装置と組み合わせた第７の実現可能な装置では、フランジカップリングをさらに含む。
ローター板の２つの軸方向端がいずれも１つのベーンアレイに固定接続されることは、具体的に、ローター板の一方の軸方向端が第１のベーンアレイに固定接続され、他方の軸方向端が第２のベーンアレイに固定接続されることである。
第１の貫通孔の周りに４つの第１のネジ穴が開設され、この第１のネジ穴は、フランジカップリングにおける軸方向ネジ穴にマッチングする。
第１のアレイの円筒端面に第１のネジ穴にマッチングする４つの第２のネジ穴が開設され、第２のアレイの円筒内壁にフランジカップリングにおける雄ネジにマッチングする雌ネジが設けられている。
第１のアレイは、ボルトと軸方向ネジ穴、第１のネジ穴、及び、第２のネジ穴との係合により、ローター板の一方の軸方向端に固定接続され、
第２のアレイは、雌ネジと雄ネジとの係合により、ローター板の他方の軸方向端に固定接続され、
フランジカップリングは、その径方向ネジ穴とネジとの係合により、中心軸に固定接続されている。

第１の態様における第１の実現可能な装置と組み合わせた第８の実現可能な装置では、マグネットアレイは、Ｎ個の円筒状のマグネットを含み、
コイルアレイは、同じ巻線方向で直列に接続されたＮ個のコイルを含み、
マグネットは、ローター板に内嵌され、コイルは、ステーター板に内嵌されている。

第１の態様における第４の実現可能な装置と組み合わせた第９の実現可能な装置では、ローター板は、円形板であり、マグネットは、ローター板の周方向に沿って均等に配置され、コイルは、マグネットと同じ配置方式で当該ステーター板に内嵌されている。

第１の態様における第１０の実現可能な装置では、ステーター板の中央に第３の貫通孔が開設され、この第３の貫通孔にベアリングが内嵌され、中心軸は、このベアリングを通って、ステーター板に回動可能に接続されている。

本発明の第２の態様は、摩擦電磁複合型発電装置の性能テストプラットフォームを提供し、固定コンポーネント、速度調整モータ、及び、電位計を含む。
そして、固定コンポーネントは、ベース、プラットフォーム、及び、サポートロッドを含み、ベースは、一端にモータ収容スロットが開設され、他端が、プラットフォームに固定接続され、サポートロッドは、ベースの周囲に設けられ、さらに、サポートロッドは、一端が、プラットフォームに固定接続され、他端が、請求項１～請求項１２のいずれか１項に記載の、摩擦電磁複合型発電装置に固定接続されている。
また、電位計は、摩擦電磁複合型発電装置の出力端に電気的に接続されている。
さらに、速度調整モータは、モータ収容スロットに固定され、速度調整モータの回転シャフトは、摩擦電磁複合型発電装置の中心軸に接続されている。

第２の態様の第１の実現可能な装置では、リジッドカップリング、フレキシブルカップリング、トルクセンサー、データ収集カード、及びコンピュータをさらに含む。
電位計は、データ収集カードを介してコンピュータに接続されている。
トルクセンサーは、コンピュータに接続されている。
リジッドカップリングは、一端が、回転シャフトに接続され、他端が、トルクセンサーを介してフレキシブルカップリングの一端に接続され、このフレキシブルカップリングの他端は、中心軸に接続されている。

本発明の第３の態様は、本発明の第２の態様で提供される摩擦電磁複合型発電装置の性能テストプラットフォームを使用してテストする、摩擦電磁複合型発電装置の性能テスト方法を提供し、
速度調整モータによって摩擦電磁複合型発電装置の回転速度を調整するステップと、
電位計によって回転速度に対応する電気物理量を取得するステップであって、この電気物理量には、電圧、電流、及び、電気量が含まれるステップと、
これらの電気物理量に基づき、性能指標値を計算するステップであって、この性能指標値には、周期平均出力電力、電力密度、摩擦帯電表面電荷密度、又は、材料品質係数が含まれるステップと、を含む。

第３の態様における第１の実現可能な方法では、電位計によって回転速度に対応する電気物理量を取得した後にデータ収集カードによって電気物理量をデジタル信号に変換するステップと、Ｌａｂｖｉｅｗソフトウェアによってデジタル信号を変化グラフに変換するステップと、を含む。

第３の態様における第２の実現可能な方法では、電位計によって回転速度に対応する電気物理量を取得するステップは、電位計によって回転速度に対応する電気物理量を取得し、トルクセンサーによって当該回転速度に対応するトルクを取得するステップと、電気物理量と、トルクに基づきエネルギー利用効率を計算するステップと、を含む。

本発明は、以下の利点がある。
本発明によって提供される摩擦電磁複合型発電装置は、ローター部、ステーター部、及び、中心軸が設けられ、これらのローター部及びステーター部は、中心軸に外嵌され、ローター部の軸方向における両側にいずれも１つのステーター部が外嵌されている。
そして、ローター部は、ローター板、マグネットアレイ、及び、ベーンアレイが設けられ、マグネットアレイは、ローター板に固定され、このローター板の２つの軸方向端は、いずれも１つのベーンアレイに固定接続され、ベーンアレイに第１の誘電体膜が設けられている。
ステーター部は、ステーター板、コイルアレイ、電極アレイ、及び、摩擦層が設けられ、コイルアレイは、ステーター板に固定され、電極アレイは、ステーター板の内側軸方向面に固定接続され、第２の誘電体膜で構成される摩擦層は、電極アレイを覆い、摩擦層は、ベーンアレイにおける第１の誘電体膜と接触している。
このように、ローター部が回転する場合、第１の誘電体膜は、第２の誘電体膜と摩擦し、これらの第１の誘電体膜と第２の誘電体膜に電極配列の違いがあり、且つ、第１の誘電体膜と電極アレイとの摩擦極性が大きく異なるため、電極アレイ表面の電荷が蓄積して移動することで、電位差が発生し、これにより、電荷を配向移動させて摩擦電流を形成し、摩擦発電を実現する。
同時に、ローター部の回転中、ローター板におけるマグネットアレイとステーター板におけるコイルアレイが相対的に動き、これにより、コイルアレイは、マグネットアレイの磁力線に対して切断動きを行い、誘導電流を発生させ、電磁発電を実現する。
２つの発電方式を組み合わせると、周波数の機械的エネルギーの収集に対する制限が緩和され、より多くの機械的エネルギーを収集して電気エネルギーに変換することができ、発電のエネルギー変換効率が向上する。

なお、摩擦ナノ発電機と電磁発電機を統合して補完的な利点を実現するため、整合負荷が高すぎて内部抵抗が小さいデバイスにエネルギーを効率的に供給することができない制限、又は、整合負荷が低すぎて内部抵抗が大きいデバイスにエネルギーを効率的に供給することができない制限がなくなり、エネルギー変換効率を向上させるだけでなく、発電装置の適用範囲を広げることができる。

同時に、摩擦電磁複合型発電装置に使用される材料は、安価であり、装置構造のモジュール化により、大量生産が可能であり、組み立て及び交換が容易であるため、製造コストが低く、メンテナンスコストが低いという利点がある。

また、摩擦電磁複合型発電装置は、体積が小さく、重量が軽く、構造安定性が強く、パッケージングに便利である。
環境における機械的エネルギーが、摩擦電磁複合型発電装置のローター部を直接駆動して発電させるので、複雑な機械的伝達及び変換機構がなく、複雑な環境負荷では損傷しにくく、複雑な環境負荷に耐えるという利点がある。

本発明の実施例又は先行技術を説明するために、必要な図面を紹介する。
以下の図面は、本発明のいくつかの実施例にすぎない。
当業者にとって、創造的な作業なしで、これらの図面に基づいて他の図面を取得することができる。
本発明の実施例に示す摩擦電磁複合型発電装置の概略構造図。 本発明の実施例に示す電極ディスクと電極アレイの概略構造図。 本発明の実施例に示すローター部と中心軸の概略構造図。 本発明の実施例に示す摩擦電磁複合型発電装置の別の概略構造図。 本発明の実施例に示す風力エネルギーを収集するための摩擦電磁複合型発電装置の概略構造図。 本発明の実施例に示す摩擦電磁複合型発電装置の性能テストプラットフォームの概略構造図。 本発明の実施例に示す固定コンポーネントの概略構造図。 本発明の実施例に示す摩擦電磁複合型発電装置の性能テスト方法の概略フローチャート。 本発明の実施例に示す摩擦電磁複合型発電装置の性能テスト方法によって得られた摩擦電圧‐時間（Ｖ‐ｔ）グラフ。 本発明の実施例に示す摩擦電磁複合型発電装置の性能テスト方法によって得られた摩擦電流‐時間（Ｉ‐ｔ）グラフ。 本発明の実施例に示す摩擦電磁複合型発電装置の性能テスト方法によって得られた摩擦電気量‐時間（Ｑ‐ｔ）グラフ。 本発明の実施例に示す摩擦電磁複合型発電装置の性能テスト方法によって得られた電磁電圧‐時間（Ｖ‐ｔ）グラフ。 本発明の実施例に示す摩擦電磁複合型発電装置の性能テスト方法によって得られた電磁電流‐時間（Ｉ‐ｔ）グラフ。

１００‐ローター部
１１０‐ローター板
１１１‐第１のネジ穴
１２０‐マグネットアレイ
１３０‐ベーンアレイ
１３０．１‐第１のベーンアレイ
１３０．２‐第２のベーンアレイ
１３１‐ベーン
１３２‐円筒構造体
１３３‐第１の誘電体膜
１３４‐第２のネジ穴
２００‐ステーター部
２１０‐ステーター板
２１１‐第４のネジ穴
２２０‐コイルアレイ
２３０‐電極アレイ
２３１‐第１の電極
２３２‐第２の電極
２３３‐第１の接続リング
２３４‐第２の接続リング
２４０‐摩擦層
２５０‐電極ディスク
２５１‐第２の貫通孔
３００‐中心軸
４００‐フランジカップリング
４１０‐軸方向ネジ穴
４２０‐径方向ネジ穴
５００‐ベアリング
６００‐固定コンポーネント
６１０‐ベース
６１１‐モータ収容スロット
６１２‐ホルダ
６１３‐ネジ貫通孔
６１４‐横ネジ貫通孔
６２０‐プラットフォーム
６２１‐第３のネジ穴
６２２‐レベリングフィート
６３０‐サポートロッド
７００‐速度調整モータ
７１０‐回転シャフト
８００‐電位計
９００‐リジッドカップリング
１０００‐フレキシブルカップリング
１１００‐トルクセンサー
１２００‐データ収集カード
１３００‐コンピュータ
１４００‐動力部
１４１０‐接続シャフト
１４２０‐風ベーン
１５００‐ハウジング。

本発明の実施例は、摩擦電磁複合型発電装置を提供し、解決するための技術的問題は、電磁発電機又は摩擦ナノ発電機を使用してランダムで不規則な機械的エネルギーを効率的に収集できず、発電のエネルギー変換効率が低くなることである。

本発明を分かりやすくするために、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
以下に説明する実施例は、本発明の実施例の一部に過ぎない。
本発明のすべての実施例は、本発明の保護の範囲に属する。

王中林教授の研究チームによって提案された摩擦ナノ発電機は、摩擦原理に基づいて発電する。
つまり、２つの摩擦極性が異なる摩擦材の薄層間に電荷移動が発生して、両者の間に電位差が形成され、この電位差を利用して電子を配向流動させて、電流を発生させて発電を実現し、開回路電圧が大きく、短絡電流が小さいという出力特性を持つ。
マクスウェルの古典方程式によれば、摩擦ナノ発電機は、低周波数の機械的エネルギーを持続的に効率的に収集できることが分かる。

このように、電磁発電機は、高周波の機械的エネルギーを収集するのに適し、摩擦ナノ発電機は、低周波の機械的エネルギーを収集するのに適している。
しかし、日常生活におけるほとんどの機械的動きは、ランダムで不規則なものである。
即ち、橋の振動や海の波の変動など、高周波数と低周波数が混在する。
従って、電磁発電機又は摩擦ナノ発電機のみを使用してランダムで不規則な機械的エネルギーを収集すると、機械的エネルギーの大量の浪費を引き起こし、発電のエネルギー変換効率を低下させる。
不規則な機械的エネルギーを効率的に収集し、発電のエネルギー変換効率を向上させるために、機械的エネルギーを効率的に収集できる装置を設計することが必要である。
従って、本発明は、摩擦電磁複合型発電装置を提案する。

図１から図４を参照して、図１は、本発明の実施例である摩擦電磁複合型発電装置である。

本発明の摩擦電磁複合型発電装置は、ローター部１００、ステーター部２００、及び、中心軸３００を含む。
そして、ローター部１００及びステーター部２００は、中心軸３００に外嵌され、このローター部１００の両側にいずれも１つのステーター部２００が外嵌されている。
さらに、このローター部１００は、ローター板１１０、マグネットアレイ１２０、及び、ベーンアレイ１３０を含み、マグネットアレイ１２０は、ローター板１１０に設けられている。
ローター板１１０の２つの軸方向端は、いずれも１つのベーンアレイ１３０に固定接続され、ローター板１１０に第１の貫通孔が設けられている。
中心軸３００は、第１の貫通孔を通ってローター板１１０に固定接続され、ベーンアレイ１３０に第１の誘電体膜１３３が設けられている。
ステーター部２００は、ステーター板２１０、コイルアレイ２２０、電極アレイ２３０、及び、摩擦層２４０を含む。
コイルアレイ２２０は、ステーター板２１０に設けられ、電極アレイ２３０は、ステーター板３２０の内側軸方向面に固定接続され、摩擦層２４０は、電極アレイ２３０を覆い、摩擦層２４０は、第２の誘電体膜で構成されている。
摩擦層２４０は、第１の誘電体膜１３３と接触しており、第１の誘電体膜１３３と第２の誘電体膜に、電極配列の違いがある。

なお、ローター部１００の両側とは、ローター部１００の軸方向における両側を指し、ローター板１１０の２つの軸方向端とは、ローター板１１０の軸方向における２つの端面を指し、ステーター板２１０の内側軸方向面とは、ステーター板２１０の軸方向におけるローター部１００に近い端面を指し、軸方向とは、中心軸３００の軸線が位置する方向を指す。

具体的に、中心軸３００は、地面に垂直であり、ステーター板２１０は、上部ステーター板と下部ステーター板を含み、ベーンアレイ１３０は、上部ベーンアレイ（第２のベーンアレイ）と下部ベーンアレイ（第１のベーンアレイ）を含む。
電極アレイ２３０は、上部電極アレイと下部電極アレイを含み、摩擦層２４０は、上部摩擦層と下部摩擦層を含むと定義される。
中心軸３００に、下から上へ順に、下部ステーター板、下部電極アレイ、下部摩擦層、下部ベーンアレイ、ローター板１１０、上部ベーンアレイ、上部摩擦層、上部電極アレイ、及び、上部ステーター板が外嵌されている。
下部摩擦層の下面は、下部電極アレイの上面を覆って全体を形成し、下部電極アレイの下面は、下部ステーター板の上面に固定接続され、下部ベーンアレイの下面は、第１の誘電体膜で覆われており、その上の第１の誘電体膜は、下部摩擦層の上面と接触し、下部ベーンアレイの上面は、ローター板１１０の下面に固定接続され、ローター板１１０の上面は、上部ベーンアレイの下面に固定接続され、上部ベーンアレイの上面は、第１の誘電体膜で覆われており、その上の第１の誘電体膜は、上部摩擦層の下面に接触し、上部摩擦層の上面は、上部電極アレイの下面を覆って全体を形成し、上部電極アレイの上面は、上部ステーター板の下面に固定接続されている。
このように設計すると、中心軸３００が、外部の機械的エネルギーの励起を受けて回転するときに、ローター部１００を回転させる。
この場合、ローター板１１０におけるマグネットアレイ１２０とステーター板２１０におけるコイルアレイ２２０は、相対的に動き、１つの電磁発電機を形成する。
コイルアレイ２２０は、回転するマグネットアレイ１２０の磁力線に対して切断動きを行う。
磁界の変化を妨げるために、コイルは、電流を誘導する。
同時に、ベーンアレイ１３０の回転は、その上の第１の誘電体膜１３３と摩擦層２４０を摩擦させ、電極アレイ２３０に電位差を発生させ、電荷の方向性移動を駆動して、摩擦電流を生成して１台の摩擦ナノ発電機を形成する。

この実施例の有益な効果は、以下のとおりである。
（１）電磁発電と摩擦発電という２つの発電方式を１つの発電装置に結合し、摩擦発電によって、低周波数の機械的エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換し、電磁発電によって、高周波数の機械的エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換することで、発電帯域幅が広がり、周波数の発電効率に対する制限が緩和され、より多くの機械的エネルギーを収集して電気エネルギーに変換し、発電のエネルギー変換効率を向上させることができる。

（２）２つのモータアレイ、摩擦層２４０、ベーンアレイ１３０、及び、コイルアレイ２２０の設計は、２つの摩擦ナノ発電機と２つの電磁発電機を同相で並列に接続してから全波整流することと同等であり、両者の出力特性の効果的な相補性が実現され、摩擦電磁複合型発電装置は、広い動作周波数範囲内で高い開回路電圧と大きな短絡電流を提供することができる。

（３）摩擦ナノ発電機と電磁発電機を統合して補完的な利点を実現するため、整合負荷が高すぎて内部抵抗が小さいデバイスにエネルギーを効率的に供給できない制限、又は、整合負荷が低すぎて内部抵抗が大きいデバイスにエネルギーを効率的に供給できない制限がなくなり、エネルギー変換効率を向上させるだけでなく、発電装置の適用範囲を広げることができる。

図２に示すように、電極アレイ２３０は、Ｎ個の第１の電極２３１とＮ個の第２の電極２３２を含み、Ｎは、３より大きい整数である。
そして、これらの第１の電極２３１と第２の電極２３２は、周方向にステーター板２１０の内側軸方向面に交互に配置され、Ｎ個の第１の電極２３１は、互いに電気的に接続され、Ｎ個の第２の電極２３２は、互いに電気的に接続される。
本発明の実施例では、Ｎ＝９をとると、ステーター板２１０におけるコイルアレイ２２０が、電極アレイ２３０の電荷流動に影響を与える可能性を解消するために、第１の電極２３１と第２の電極２３２を円形の電極ディスク２５０に設置する。
そして、この電極ディスク２５０は、絶縁材料で構成され、電極ディスク２５０の中心に中心軸３００が通る第２の貫通孔２５１が設けられ、電極ディスク２５０は、一方の端面がステーター板２１０の内側軸方向面に接着され、他方の端面には、周方向に沿って第１の電極２３１と第２の電極２３２が等間隔で交互に配置されている。
第１の電極２３１と第２の電極２３２は、同じ形状及びサイズを有し、両方とも扇形の金属めっき層である。
すべての第１の電極２３１の内端は、電極ディスク２５０の中心に設けられた第１の接続リング２３３を介して接続され、互いに電気的に接続されることを実現し、すべての第２の電極２３２の外端は、電極ディスク２５０の外周に設けられた第２の接続リング２３４に介して接続され、互いに電気的に接続されることを実現する。
電極と接続リングの材料は、同じであり、銅めっき、液浸金、はんだ付け、又は３Ｄプリントなどのプロセスで電極ディスク表面に作成することができる。
電極ディスク２５０の電極アレイ２３０が設けられる端面に、電極アレイ２３０を完全に覆うように、一層の第２の誘電体膜がさらに設けられている。
誘電体膜は、絶縁体材料又は半導体材料で製造される。
絶縁体材料は、ポリオキシメチレン、ウール及びその布地、シルク及びその布地、綿及びその布地、硬質ゴム、人工繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフタルイミド、ポリビニルクロリド、ポリクロロトリフルオロエチレン、及び、ポリテトラフルオロエチレンなどのポリマー高分子材料から選択することができる。
半導体材料は、無機半導体または有機半導体材料から選択することができ、例えば、シリコン、ゲルマニウム、ＩＩＩ及びＶ化合物、ＩＩ及びＶＩ化合物、有機半導体、及び、非導電性酸化物と半導体酸化物の１つ又は複数を選択して作製することができる。
しかし、第１の誘電体膜１３３と第２の誘電体膜が異なる材料で作製されることを保証する必要がある。
これにより、第１の誘電体膜１３３に電気的正性を持たせ、第２の誘電体膜に電気的負性を持たせる。
ローター部１００の回転中に、第１の誘電体膜１３３と第２の誘電体膜が互いに摩擦するため、第１の電極２３１と第２の電極２３２は、不等量の誘導電荷を誘導し、電位差が発生して、電子を駆動して外部負荷回路内を方向性移動させ、交互に変化する電流を生成する。
中心軸３００が電極の電気的特性に影響を及ぼさないことを確保するために、第２の貫通孔２５１の孔径は、第１の接続リング２３３の内径よりも小さい必要がある。

好ましくは、電極の数が増えると、第１の電極２３１と第２の電極２３２の間に電位差を発生させるのに必要な時間が短くなり、電荷の移動速度が速くなり、取得された電流振幅は、より高く、周波数は、より速くなる。
そのため、電極アレイ２３０により多くの電極を導入すると、蓄積された電荷、電流、及び電流周波数を増やすのに役立つ。
しかし、扇形の電極の数がその中心角の影響を受けるため、中心角が小さいほど、より多くの扇形の電極を設置することができる。
しかし、電極の数も製造工程によって制限されており、プロセスの制限で、扇形の電極の中心角の好ましい範囲は、１０°から８０°である。
同時に、電極の数が増加すると、それに対応して、コイル、マグネット、及び、ベーンの数も増加し、電磁発電と摩擦発電によって生成される電流の位相が類似することを保証でき、さらに、エネルギー管理回路によって入力電気エネルギーを効率的に電化製品に伝達したり、記憶したりすることができる。
電極間の間隔は、摩擦発電の効率を決定し、摩擦電磁複合型発電装置の全体の出力特性に非常に重要な影響を及ぼし、ｃｏｍｓｏｌマナログシミュレーション構成によって第１の電極２３１と第２の電極２３２との間隔の最適値の範囲を、０．０２ＬからＬであると決定する。
なお、Ｌは、第１の電極２３１又は第２の電極２３２の最大幅である。

図３に示すように、ベーンアレイ１３０は、円筒構造体１３２及びＮ個のベーン１３１で構成され、円筒構造体１３２の中間孔は、第１の貫通孔と位置合わせされている。
本発明の実施例では、９つのベーン１３１の内端は、１つの円筒構造体１３２の外周に均等に接続されており、円筒構造体１３２の中間孔は、中心軸３００が通るためのものである。
ベーン１３１の軸方向断面の形状は、電極の形状及びサイズと同じであり、電極の形状と同じ扇形の面を一定の高さに伸ばした一定の厚さを有する扇形の構造と見なすことができ、ベーン１３１の摩擦層２４０に対向する面は、一層の第１の誘電体膜１３３で覆われている。
ベーン１３１は、ＡＢＳ、ＰＬＡ、ナイロン、樹脂、又は、その他の柔軟な素材から３Ｄプリンターで作成することができる。

好ましくは、図４に示すように、ベーン１３１と摩擦層２４０との間の回転摩擦力を低減して、発電装置の起動トルクを小さくするために、ベーン１３１の対向面における第１の誘電体膜１３３をアーチ状に設置する。
即ち、第１の誘電体膜１３３の中間とベーン１３１との間に中空が形成されるように、第１の誘電体膜１３３の２つのエッジをベーン１３１の摩擦層２４０に対向する面からベーンに挿入して固定を実現する。
これにより、第１の誘電体膜１３３のアーチ部のトップ部が摩擦層２４０と接触して摩擦する。
このようにして、第１の誘電体膜１３３と摩擦層２４０を柔軟に接触させることができ、摩擦力を低減することができる。
より好ましくは、まず、第１の誘電体膜１３３を、電極と同じ形状及びサイズを有する扇形の表面となるように折り曲げて成形し、それをベーン１３１の摩擦層２４０に対向する面に插入して固定する。
ステーター部２００とローター部１００との間の係合間隔を調整することにより、第１の誘電体膜１３３と摩擦層２４０との間の摩擦力を調整する。
実施例３における摩擦電磁複合型発電装置の性能テスト方法によって得られた異なる摩擦力でのテストデータに基づいて、摩擦電磁複合型発電装置が同時に優れた出力性能及び低い起動トルクを実現するように最適な係合間隔を選択する。

図３に示すように、ベーンアレイ１３０とローター板１１０との固定接続を実現するために、本発明の実施例では、１つのフランジカップリング４００を追加する。
ローター板１１０の第１の貫通孔の周りに、フランジカップリング４００の軸方向ネジ穴４１０にマッチングする４つの第１のネジ穴１１１が開設され、第１のベーンアレイ１３０．１の円筒端面に、第１のネジ穴１１１にマッチングする４つの第２のネジ穴１３４が開設され、第２のベーンアレイ１３０．２の円筒内壁に、フランジカップリング４００における雄ネジにマッチングする雌ネジが設けられている。
ボルトは、軸方向ネジ穴４１０、第１のネジ穴１１１、及び、第２のネジ穴１３４に順次にねじ込まれ、フランジカップリング４００、ローター板１１０、及び、第１のベーンアレイ１３０．１が固定接続されている。
第２のベーンアレイ１３０．２における雌ネジをフランジカップリング４００における雄ネジにねじ込むことで、第２のベーンアレイ１３０．２とローター板１１０との固定接続を実現する。
ネジをフランジカップリング４００における径方向ネジ穴４２０にねじ込み、中心軸３００をしっかりと押すことで、ローター部１００と中心軸３００との固定接続を実現する。

マグネットアレイ１２０は、９つの円柱形マグネットを含む。
コイルアレイ２２０は、同じ巻線方向で直列に接続された９つのコイルを含む。
ローター板１１０は、円形板であり、プラスチック、ゴム、樹脂などの軽量絶縁材料から製造できる。
ローター板１１０の周方向に９つの円形穴を均等に開設し、円柱形のマグネットは、ローター板１１０の円形穴に内嵌され、エポキシ接着剤で固定される。
ステーター板２１０は、方形板であり、プラスチック、ゴム、樹脂などの軽量絶縁材料から製造できる。
方形板の中央に第３の貫通孔が開設され、第３の貫通孔にベアリング５００が内嵌されている。
中心軸３００は、ベアリング５００の中心を通ってステーター板２１０に回動可能に接続されている。
即ち、中心軸３００は、ベアリング５００のベアリング内輪に固定接続され、ステーター板２１０は、ベアリング５００のベアリング外輪に固定接続され、中心軸３００が回転する場合、ステーター板２１０は、相対的に静止している。
同様に、コイルは、ステーター板２１０の円形穴に内嵌され、エポキシ接着剤で固定され、ステーター板２１０の円形穴の位置は、ローター板１１０の円形穴の位置に対応し、回転中に、コイルアレイ２２０が、マグネットアレイ１２０の磁力線に対して切断動きを行うように保証することができる。

摩擦電磁複合型発電装置は、動力部１４００とハウジング１５００をさらに含む。
図５に示すように、ハウジング１５００は、ステーター部２００とローター部１００を完全に包み込み、中心軸３００の一端を露出して動力部１４００の接続シャフト１４１０に固定接続する。
動力部１４００は、３つの風ベーン１４２０で構成されている。
風ベーン１４２０は、風力エネルギーの駆動により回転し、それに固定接続される中心軸３００を回転させ、さらに、中心軸３００に固定接続されるローター部１００を回転させることで、ローター部１００が回転し、第１の誘電体膜１３３と第２の誘電体膜が、摩擦して摩擦電流が発生し、コイルアレイ２２０が、マグネットアレイ１２０の磁力線を切断して誘導電流を発生させ、風力エネルギーを電気エネルギーに変換する。

図６～図７を参照すると、図６は、本発明の実施例である摩擦電磁複合型発電装置の性能テストプラットフォームである。

本発明である摩擦電磁複合型発電装置の性能テストプラットフォームは、固定コンポーネント６００、速度調整モータ７００、及び、電位計８００を含む。
固定コンポーネント６００は、ベース６１０、プラットフォーム６２０、及び、サポートロッド６３０を含む。
ベース６１０は、一端にモータ収容スロット６１１が開設され、他端がプラットフォーム６２０に固定接続され、サポートロッド６３０は、ベース６１０の周囲に設けられ、一端が、プラットフォーム６２０に固定接続され、他端が、実施例１における摩擦電磁複合型発電装置に固定接続されている。
電位計８００は、摩擦電磁複合型発電装置の出力端に電気的に接続されている。
速度調整モータ７００は、モータ収容スロットに固定され、速度調整モータ７００の回転シャフト７１０は、摩擦電磁複合型発電装置の中心軸３００に接続されている。

プラットフォーム６２０は、水平に配置された方形板であり、方形板に１つのベース６１０が固定されている。
ベース６１０は、全体として直方体を呈し、その底面は、方形板の上面に貼り合わせられ、上面に１つのモータ収容スロット６１１が開設されている。
モータ収容スロット６１１の側面に横ネジ貫通孔６１４が開設され、速度調整モータ７００は、回転シャフト７１０が上を向くようにモータ収容スロット６１１に置かれ、横ネジ貫通孔６１４からボルトをねじ込んで速度調整モータ７００をロックする。
ベース６１０の周囲に少なくとも２本のサポートロッド６３０が設けられ、サポートロッド６３０に雄ネジが設けられている。
サポートロッド６３０は、一端が、プラットフォーム６２０における第３のネジ穴６２１にねじ込まれて、ナットと係合してプラットフォーム６２０との固定接続を実現する。
他端が、摩擦電磁複合型発電装置のステーター板２１０の四隅に設けられる第４のネジ穴２１１にねじ込まれて、ナットと係合して固定的に接続される。
このように、中心軸３００と回転シャフト７１０との位置合わせを保証し、カップリングによって中心軸３００と回転シャフト７１０を接続する。
このようにして、速度調整モータ７００の回転速度を調整することによって、摩擦電磁複合型発電装置のローター部１００の回転速度を制御し、電位計８００のクリップを介して摩擦電磁複合型発電装置の出力端を接続し、回転速度での摩擦電磁複合型発電装置の電圧、電流、及び、電気量などの電気物理量を検出することで、摩擦電磁複合型発電装置の性能テストを実現する。

この実施例の有益な効果は、以下のとおりである。
速度調整モータ７００の回転速度を連続的に調整して、摩擦電磁複合型発電装置のローター部１００を低周波数又は高周波数で回転させることにより、自然環境におけるランダムで不規則な機械的エネルギーによる摩擦電磁複合型発電装置の励起をシミュレートし、性能テストの精度を向上させることができる。

図６に示すように、本発明の実施例では、摩擦電磁複合型発電装置は、さらに、リジッドカップリング９００と、フレキシブルカップリング１０００と、トルクセンサー１１００と、データ収集カード１２００と、コンピュータ１３００が設けられている。
トルクセンサー１１００は、動的なトルクセンサー１１００を採用し、リジッドカップリング９００の一端と回転シャフト７１０は、キースロット係合を使用して接続され、他端は、キースロットを介してトルクセンサー１１００の一端に係合接続され、トルクセンサー１１００の他端は、キースロットを介してフレキシブルカップリング１０００の一端に接続され、フレキシブルカップリング１０００の他端は、横ネジを介して中心軸３００にロック接続されている。
このようにして、中心軸３００と回転シャフト７１０との接続を実現することができ、動的なトルクセンサー１１００によって回転シャフト７１０の起動トルクと異なる回転速度でのトルクをリアルタイムで取得することができる。
摩擦電磁複合型発電装置をオブジェクトとして力学シミュレーションを実行する場合、テストによって得られたトルク変化曲線は、発電減衰モジュールのパラメータとして、シミュレーションの信頼性を高めることができる。
動的なトルクセンサー１１００は、データ伝送線を介してコンピュータ１３００に接続されることで、検出したトルクデータをコンピュータ１３００に伝送する。
電位計８００は、データ収集カード１２００を介してコンピュータ１３００に接続され、データ収集カード１２００によって、電位計８００により検出された電気物理量に対して計算及び信号フィルタリングなどの処理を実行してデジタル信号に変換し、そして、デジタル信号をコンピュータ１３００におけるＬａｂｖｉｅｗソフトウェアに入力して、摩擦電磁複合型発電装置から出力された電圧、電流、及び、遷移電荷量などの電気物理量の時間変化曲線を取得する。

プラットフォーム６２０は、光学プラットフォームであり、プラットフォーム６２０に、規則的に配置された第３のネジ穴６２１が設けられている。
第３のネジ穴６２１のサイズは、サポートロッド６３０のサイズにマッチングする。
サポートロッド６３０を異なる位置での第３のネジ穴６２１にねじ込むことによって、異なるサイズの摩擦電磁複合型発電装置を固定できるため、性能テストプラットフォームは汎用性がある。
性能テストプラットフォームの安定性を高めるために、プラットフォーム６２０の四隅に４つのレベリングフィート６２２が設けられている。
レベリングフィート６２２は、ネジを介してプラットフォーム６２０に接続される。
使用時に、レベリングレベルをプラットフォーム６２０に置き、そして、レベリングフィート６２２を回転して、レベリングレベルの気泡が、レベルの真ん中に留まるまで支持高さを調整することで、テスト中にプラットフォームが、地面の凹凸の原因で振動してテスト結果に影響を与えることがないように保証する。
性能テストプラットフォームの調整可能性を高めるために、ベース６１０の両側に直方体状のホルダ６１２を設置し、ホルダ６１２にネジ貫通孔６１３が開設される。
ボルトは、ネジ貫通孔６１３と第３のネジ穴６２１に順次にねじ込まれて、ホルダ６１２をプラットフォーム６２０にロックすることで、ベース６１０をプラットフォーム６２０に固定する。
プラットフォーム６２０における異なる位置での第３のネジ穴６２１を選択してホルダ６１２をロックすることにより、ベース６１０の位置を移動することができる。

図８～図１３を参照して、図８は、本発明の実施例である摩擦電磁複合型発電装置の性能テスト方法である。

本発明である摩擦電磁複合型発電装置の性能テスト方法は、
速度調整モータ７００によって、摩擦電磁複合型発電装置の回転速度を調整するステップ１０と、電位計８００によって、回転速度に対応する電気物理量を取得するステップ２０であって、この電気物理量には、電圧、電流、及び電気量が含まれるステップ２０と、電気物理量に基づき、性能指標値を計算するステップ３０であって、性能指標値には、周期平均出力電力、電力密度、摩擦電気表面電荷密度、又は、材料品質係数が含まれるステップ３０と、を含む。

具体的に、
１）摩擦電磁複合型発電装置を実施例２によって提供される摩擦電磁複合型発電装置の性能テストプラットフォームに固定し、
２）コンピュータ１３００のデータ処理及び分析ソフトウェアＬａｂｖｉｅｗを開き、クリアし、
３）電位計８００をオンにし、テストする必要がある電気物理量（電圧Ｖ、電流Ｉ、電気量Ｑ）を選択し、適切な測定範囲を選択し、Ｌａｂｖｉｅｗソフトウェアを電位計８００の測定範囲と一致するように調整し、
４）電位計８００の「ゼロ」ボタンを押してクリアし、
５）速度調整モータスイッチをオンにし、回転速度ダイヤルを回転し、
６）動的なトルクセンサー１１００のリアルタイムトルクＭを読み取り、
７）Ｌａｂｖｉｅｗソフトウェアにおける起動ボタンをクリックし、再び、電位計８００の「ゼロ」ボタンを押してテストし、電圧Ｖ、電流Ｉ、及び、電気量Ｑの時間変化曲線を取得し、
８）速度調整モータ７００の回転速度を変更し、再び、２～７を繰り返し、図９～図１１に示す、異なる回転速度で摩擦発電方式によって生成された電圧Ｖ、電流Ｉ、電気量Ｑの時間変化曲線、及び、図１２及び図１３に示す、電磁発電方式によって生成された電圧Ｖ、電流Ｉの時間変化曲線を取得し、
９）テストが終了したら、速度調整モータ７００の回転速度ダイヤルを「０」に戻し、速度調整モータ７００をオフにし、電位計８００をオフにする。
計算式は、次のとおりである。

その中で、電圧Ｖと電気量Ｑは、電位計８００で測定できる。
Ｔは、電気信号の出力周期である。
Ｖ_oは、摩擦電磁複合型発電装置の体積である。
Ｍは、動的なトルクセンサー１１００で測定した中心軸３００のトルクである。
ｎは、速度調整モータ７００の回転シャフトの回転速度である。
Ｓは、１つの電極の面積である。
Ｍａｔｅｒｉａｌ１とＭａｔｅｒｉａｌ２は、それぞれ第１の誘電体膜、第２の誘電体膜である。

この実施例の有益な効果は、以下のとおりである。
電位計８００とトルクセンサー１１００によって摩擦電磁複合型発電装置の電気物理量及びトルクを検出し、そして、データ収集カード１２００によって電気物理量をデジタル信号に変換し、Ｌａｂｖｉｅｗソフトウェアによってデジタル信号をグラフに変換することで、高速で効果的なテストを実現でき、摩擦電磁複合型発電装置の性能をより直感的に表現することができる。

当業者は、上記のシステム、摩擦電磁複合型発電装置、及び、ユニットの具体的な作業手順が、前述の性能テスト方法の実施例におけるプロセスを参照できるので、ここでは、繰り返さない。

本発明の実施例では、開示されるシステム、摩擦電磁複合型発電装置、及び、性能テスト方法は、他の形態で実現される。
例えば、上記の摩擦電磁複合型発電装置の実施例は、単なる例示であり、例えば、上記のユニットの分割は、論理機能の分割に過ぎず、実際に実現する場合、他の分割方式が存在する可能性があり、例えば、複数のユニット又はコンポーネントを組み合わせたり、別のシステムに統合したり、一部の特徴を無視したり、実行しなかったりする場合がある。
また、表示又は議論される相互結合又は直接結合又は通信接続は、いくつかのインターフェースを介して行われ、摩擦電磁複合型発電装置又はユニットの間接的な結合又は通信接続は、電気的、機械的、または、その他の形態であってもよい。

個別の構成要素として説明した前述のユニットは、物理的に別個である場合とそうでない場合があり、ユニットとして表示される構成要素は、物理ユニットである場合とそうでない場合があり、即ち、１つの場所にあってもよく、複数のネットワークユニットに分散されてもよい。
実際の必要に応じて、ユニットの一部又はすべてを選択して本実施例の解決策の目的を実現することができる。

また、本発明の各実施例における各機能ユニットは、１つの処理ユニットに統合してもよく、各ユニットが物理的に単独で存在してもよく、２つ以上のユニットが１つのユニットに統合してもよい。
上記の統合されるユニットは、ハードウェアの形で実現してもよく、ソフトウェア機能ユニットの形で実現してもよい。

上記の統合ユニットがソフトウェア機能ユニットの形で実現され、独立した製品として販売又は使用される場合、１つのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶できる。
このような理解に基づいて、本発明は、本質的に、又は、既存の技術に寄与する部分、又は、全て又は一部を、ソフトウェア製品の形態で具現化することができる。
、コンピュータソフトウェア製品は、１つの記憶媒体に記憶され、コンピュータデバイス（パーソナルコンピュータ、サーバー、又はネットワークデバイスなど）に、本発明の各実施例に記載の性能テスト方法のステップの全て又は一部を実行させるためのいくつかの指令を含む。
上記の記憶媒体には、Ｕディスク、モバイルハードディスク、読み取り専用メモリ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＡＭ）、磁気ディスク又は光ディスクなどのプログラムコードを記憶できる媒体が含まれている。

上記のように、上記の実施例は、本発明を説明するためにのみ使用され、それらを限定するものではない。
当業者は、各実施例を修正できること、又は、一部の技術的特徴に対して均等な置換を実行できるが、これらの修正又は置換は、本発明の精神及び範囲から逸脱させるものではない。

Claims (13)

1. ローター部、ステーター部、及び、中心軸を含み、前記ローター部及び前記ステーター部は、前記中心軸に外嵌され、前記ローター部の両側にはいずれも１つの前記ステーター部が外嵌された摩擦電磁複合型発電装置であって、
   前記ローター部は、ローター板、マグネットアレイ、及び、ベーンアレイを含み、
   前記マグネットアレイは、前記ローター板に設けられ、
   前記ローター板の２つの軸方向端は、いずれも１つの前記ベーンアレイに固定接続され、前記ローター板に第１の貫通孔が設けられ、
   前記中心軸は、前記第１の貫通孔を通って前記ローター板に固定接続され、前記ベーンアレイに第１の誘電体膜が設けられ、
   前記ステーター部は、ステーター板、コイルアレイ、電極アレイ、及び、摩擦層を含み、前記コイルアレイは、前記ステーター板に設けられ、
   前記電極アレイは、前記ステーター板の内側軸方向面に固定接続され、
   前記摩擦層は、前記電極アレイを覆い、前記摩擦層は第２の誘電体膜で構成され、
   前記摩擦層は、前記第１の誘電体膜と接触しており、
   前記第１の誘電体膜と前記第２の誘電体膜には、電極配列の違いがあることを特徴とする摩擦電磁複合型発電装置。
2. 前記電極アレイは、Ｎ個の第１の電極及びＮ個の第２の電極を含み、前記Ｎは、３より大きい整数であり、
   前記第１の電極と前記第２の電極は、周方向に交互に配置され、前記Ｎ個の第１の電極は、互いに電気的に接続され、前記Ｎ個の第２の電極は、互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の摩擦電磁複合型発電装置。
3. 前記ステーター部は、円形の電極ディスクをさらに含み、前記電極ディスクの中心に前記中心軸が通る第２の貫通孔が設けられ、前記電極ディスクの一方の端面は、前記ステーター板の内側軸方向面に接着され、他方の端面に前記電極アレイが設けられ、
   前記第１の電極と前記第２の電極は、前記電極ディスクの周方向に沿って等間隔で交互に配置され、前記第１の電極と前記第２の電極は、同じ形状であり、両方とも扇形の金属めっき層であり、
   前記第１の電極の内端は、前記電極ディスクの中央に設けられた第１の接続リングに接続され、
   前記第２の電極の外端は、前記電極ディスクの外周に設けられた第２の接続リングに接続され、
   前記第２の貫通孔の孔径は、前記第１の接続リングの内径より小さいことを特徴とする請求項２に記載の摩擦電磁複合型発電装置。
4. 前記第１の電極と前記第２の電極の中心角の値の範囲は、１０°から８０°であり、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間隔の値の範囲は、０．０２ＬからＬであり、Ｌは、第１の電極又は第２の電極の最大幅であることを特徴とする請求項３に記載の摩擦電磁複合型発電装置。
5. 前記ベーンアレイは、円筒構造体とＮ個のベーンを含み、前記Ｎ個のベーンは、円筒構造体の外周に均等に接続され、前記円筒構造体の中間孔は、前記第１の貫通孔と位置合わせされ、
   前記ベーンの軸方向断面の形状は、電極の形状と同じであり、
   前記第１の誘電体膜は、前記ベーンの前記摩擦層に対向する面を覆っていることを特徴とする請求項３に記載の摩擦電磁複合型発電装置。
6. 前記ベーンアレイは、円筒構造体とＮ個のベーンを含み、前記Ｎ個のベーンは、円筒構造体の外周に均等に接続され、前記円筒構造体の中間孔は、前記第１の貫通孔と位置合わせされ、
   前記第１の誘電体膜は、Ｎ個のアーチ型フィルムを含み、前記アーチ型フィルムのトップ部は、前記摩擦層と柔軟に接触しており、前記アーチ型フィルムと前記摩擦層との接触面積は、電極の軸方向断面積に等しいことを特徴とする請求項３に記載の摩擦電磁複合型発電装置。
7. フランジカップリングをさらに含み、
   前記ローター板の２つの軸方向端がいずれも１つの前記ベーンアレイに固定接続されることは、前記ローター板の一方の軸方向端が第１のベーンアレイに固定接続され、他方の軸方向端が第２のベーンアレイに固定接続されることであり、
   前記第１の貫通孔の周りには、４つの第１のネジ穴が開設され、前記第１のネジ穴は、前記フランジカップリングにおける軸方向ネジ穴とマッチングし、
   前記第１のベーンアレイの円筒端面には、前記第１のネジ穴とマッチングする４つの第２のネジ穴が開設され、前記第２のベーンアレイの円筒の内壁には、前記フランジカップリングにおける雄ネジとマッチングする雌ネジが設けられ、
   前記第１のベーンアレイは、ボルトと軸方向ネジ穴、第１のネジ穴、及び、第２のネジ穴との係合により、前記ローター板の一方の軸方向端に固定接続され、
   前記第２のベーンアレイは、前記雌ネジと前記雄ネジとの係合により、前記ローター板の他方の軸方向端に固定接続され、
   前記フランジカップリングは、その径方向ネジ穴とネジとの係合により、前記中心軸に固定接続されていることを特徴とする請求項５に記載の摩擦電磁複合型発電装置。
8. 前記マグネットアレイは、Ｎ個の円筒状のマグネットを含み、
   前記コイルアレイは、同じ巻線方向で直列に接続されたＮ個のコイルを含み、
   前記マグネットは、前記ローター板に内嵌され、前記ローター板は、円形板であり、
   前記マグネットは、前記ローター板の周方向に沿って均等に配置され、
   前記コイルは、前記マグネットと同じ配置方式で前記ステーター板に内嵌されていることを特徴とする請求項２に記載の摩擦電磁複合型発電装置。
9. 前記ステーター板の中央には、第３の貫通孔が開設され、前記第３の貫通孔には、ベアリングが内嵌され、
   前記中心軸は、前記ベアリングを通って前記ステーター板に回動可能に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の摩擦電磁複合型発電装置。
10. 固定コンポーネント、速度調整モータ、及び、電位計を含む、摩擦電磁複合型発電装置の性能テストプラットフォームであって、
    前記固定コンポーネントは、ベース、プラットフォーム、及び、サポートロッドを含み、
    前記ベースは、一端にモータ収容スロットが開設され、他端が前記プラットフォームに固定接続され、
    前記サポートロッドは、前記ベースの周囲に設けられ、一端が前記プラットフォームに固定接続され、他端が、請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の摩擦電磁複合型発電装置に固定接続され、
    前記電位計は、前記摩擦電磁複合型発電装置の出力端に電気的に接続され、
    前記速度調整モータは、前記モータ収容スロットに固定され、
    前記速度調整モータの回転シャフトは、前記摩擦電磁複合型発電装置の中心軸に接続されていることを特徴とする摩擦電磁複合型発電装置の性能テストプラットフォーム。
11. リジッドカップリング、フレキシブルカップリング、トルクセンサー、データ収集カード、及び、コンピュータをさらに含み、
    前記電位計は、前記データ収集カードを介して前記コンピュータに接続され、
    前記トルクセンサーは、前記コンピュータに接続され、
    前記リジッドカップリングは、一端が前記回転シャフトに接続され、他端が前記トルクセンサーを介して前記フレキシブルカップリングの一端に接続され、
    前記フレキシブルカップリングの他端は、前記中心軸に接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の摩擦電磁複合型発電装置の性能テストプラットフォーム。
12. 請求項１０又は請求項１１に記載の摩擦電磁複合型発電装置の性能テストプラットフォームを使用してテストする、摩擦電磁複合型発電装置の性能テスト方法であって、
    速度調整モータによって、摩擦電磁複合型発電装置の回転速度を調整するステップと、
    電位計によって前記回転速度に対応する電気物理量を取得するステップであって、前記電気物理量には、電圧、電流、及び電気量が含まれるステップと、
    前記電気物理量に基づき、性能指標値を計算するステップであって、前記性能指標値には、周期平均出力電力、電力密度、摩擦帯電表面電荷密度、又は材料品質係数が含まれるステップと、
    を含むことを特徴とする摩擦電磁複合型発電装置の性能テスト方法。
13. 電位計によって前記回転速度に対応する電気物理量を取得した後、さらに、
    データ収集カードによって、前記電気物理量をデジタル信号に変換するステップと、
    Ｌａｂｖｉｅｗソフトウェアによって、前記デジタル信号を変化グラフに変換するステップと、を含み、
    電位計によって前記回転速度に対応する電気物理量を取得するステップは、
    電位計によって前記回転速度に対応する電気物理量を取得し、トルクセンサーによって前記回転速度に対応するトルクを取得するステップと、
    前記電気物理量と前記トルクに基づき、エネルギー利用効率を計算するステップと、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の摩擦電磁複合型発電装置の性能テスト方法。