[实用新型]多层插齿式摩擦发电机

说明书

技术领域

本实用新型属于新能源技术领域，尤其是一种多层插齿式摩擦发电机。

背景技术

传感器技术是实现测试和自动控制的重要环节，无论是在生活中使用的手机、通讯、产品跟踪、医疗检测，还是在军事领域的探测、侦查、追踪，都与传感器息息相关。

近期，物联网的兴起，又是传感器另一项重要应用。在物联网中，大量的传感器被放置在需要检测或者跟踪的物品或位置上。目前的传感器都是电池供电，一方面数量庞大的传感器需要定期更换电池，使得传感器后期的维护工作十分艰巨；另一方面，部分类型的传感器，例如地面传感器，在放置后经过一段时间，位置会发生变化，无法找到而直接导致传感器的报废。如果能够做到器件自驱动，或者能够有一个能源能给器件相连的电池进行自充电，那么将使传感器应用的范围更广，极大地减少维护工作。

自驱动系统在科研和实际应用中，都占有相当重要的地位。在自驱动系统中，采用发电机收集周围环境中的能量，将其转化为电能，为微小器件供电，使器件不需要定期更换电源，从而扩大了器件的应用范围，并大大减少了器件在使用过程中的维护工作。发电机的各种工作原理中，摩擦式因其较高的电压和功率输出，受到越来越多的重视。

图1是现有技术中的接触式摩擦发电机的结构示意图，如图1所示，现有技术中常用的方案为采用两个平行的有机玻璃板（PMMA）作为支撑，将摩擦面固定在PMMA板上，施加应力时两个摩擦面相互接触，并摩擦带电，应力消失后，弹簧的弹力使器件恢复原来的形貌，在两个摩擦面接触和分离的过程中，发生电荷的转移。

现有技术的上述技术方案存在的主要缺点有两个：一方面由于弹簧的自然状态占据一定的空间，使空间体积利用不够充分，摩擦面积相对较小，导致电流密度较低；另一方面，该器件只有上下面接触以后才会有电输出，当施加拉力时，或者施加的压力促使弹簧发生的形变量不足以使两个面接触的时候，发电机无法工作，这就限制了发电机在微小压力或者震动的方面的应用。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种多层插齿式摩擦发电机，该发电机采用多层插齿式的结构。

本实用新型提出的一种多层插齿式摩擦发电机包括：上摩擦面10，下摩擦面20和连接件，其中：

所述上摩擦面10位于所述多层插齿式摩擦发电机的上部，所述上摩擦面10包括第一绝缘层13，所述第一绝缘层13朝向内部的一面镀有第一导电层12；

所述下摩擦面20位于所述插齿式摩擦发电机的下部，所述下摩擦面20包括第二导电摩擦层23或一面镀有第三导电层32的第三绝缘层33；

所述第一绝缘层13和第二导电摩擦层23/第三绝缘层33均为齿状，相互交叉分布且可啮合；

所述连接件用于连接所述上摩擦面10和下摩擦面20以组成所述多层插齿式摩擦发电机。

可选地，所述上摩擦面10还包括有第一支撑板11，用于为所述上摩擦面10提供支撑，所述第一绝缘层13固定在所述第一支撑板11上。

可选地，所述下摩擦面20还包括有第二支撑层22，用于为所述第二导电摩擦层23提供支撑，所述第二导电摩擦层23镀在所述第二支撑层22的一面上。

可选地，所述下摩擦面20还包括有第二支撑板21，用于为所述上摩擦面20提供支撑，所述第二支撑层22的另一面固定在所述第二支撑板21上。

可选地，所述连接件为弹性连接件，所述弹性连接件将所述上摩擦面10和下摩擦面20连接并封装在一起。

可选地，所述连接件为旋转连接件，所述旋转连接件包括固定件和旋转件，其中，所述固定件与所述上摩擦面10和下摩擦面20中的一个固连，所述旋转件与另一个固连。

可选地，所述支撑板为硬质薄板。

可选地，所述导电层由金属制成，所述第二导电摩擦层由对电子束缚能力较弱的材料制成。

可选地，所述第一绝缘层由对电子束缚能力较强的材料制成，第二支撑层由强度足够支撑第二导电摩擦层的材料制成，第三绝缘层由对电子束缚能力较弱的材料制成。

可选地，所述第二支撑层的厚度为100μm-500μm时最佳，所述第三绝缘层的厚度为50μm-200μm。