[发明专利]一种发电机

说明书

本发明涉及发电机技术领域，公开了一种发电机。发电机包括固定架、运动组件以及第一电极，其中，所述固定架包括第一挡块、第二挡块以及位于第一挡块与第二挡块之间的振动方向限制部件；所述运动组件在第一挡块与第二挡块之间往复振动，包括第一质量块、第二质量块、连接第一质量块与第二质量块的第一弹性部件、以及位于第二质量块与第二挡块之间的第二弹性部件，所述第二质量块的质量大于第一质量块的质量；所述第一电极设置于第一挡块或者第一质量块的表面，用于当运动组件在外部刺激下撞击第一挡块时，导出摩擦产生的感应电流。采用本发明实施例的发电机进行发电时，能量转换效率较高，电能输出功率也较高。

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，尤其涉及一种发电机。

背景技术

随着燃料短缺和能源危机的日益增加，从人们生活的自然环境中寻找新的能量来源吸引了业内的广泛关注。水波能、风能以及太阳能等作为清洁的可再生能源，具有极大的应用前景，其中，海洋中的水波能相比其它清洁能源表现出了更多的优势，如不依赖于季节、昼夜、天气以及温度等条件的限制。目前，将水波能转换为电能主要依靠传统的电磁感应发电机，传统的电磁感应发电机具有体积庞大、成本较高、易被腐蚀以及在海洋波频率下工作效率低等缺点，基于此，摩擦纳米发电机(Triboelectric Nanogenerators，简称TENG)应运而生。

摩擦纳米发电机是一种新型的收集机械能的能源装置，它具有高输出功率、高效率、低制造成本和无污染的特点。其工作原理为：利用摩擦电效应和静电感应的原理，在外界机械振动的作用下，使材料发生摩擦并在材料表面产生电荷，将产生的电荷中的正负电荷分离，以产生较高的电势，利用产生的电势驱动材料中的电子发生定向移动，以在外电路中产生电流，从而将从环境中收集的微弱机械能转化为电能并加以利用。

然而，现有的摩擦纳米发电机的工作频率与外界的机械振动频率相同，因而当外界的机械振动频率较低(如海洋波浪运动)时，摩擦纳米发电机在一定时间内收集的机械能和转换的电能都十分有限，这就导致摩擦纳米发电机在收集低频振动能源时的能量转化效率较低，电能的输出功率也较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种发电机，以提高其在收集低频振动能源时的能量转化效率，进而提高电能的输出功率。

本发明实施例提供一种发电机，包括固定架、运动组件以及第一电极，其中：所述固定架包括第一挡块、第二挡块以及位于第一挡块与第二挡块之间的振动方向限制部件；所述运动组件包括第一质量块、第二质量块、连接第一质量块与第二质量块的第一弹性部件、以及设置在第二质量块与第二挡块之间的第二弹性部件，所述第二质量块的质量大于第一质量块的质量，所述第一质量块和第二质量块限制在所述第一挡块与第二挡块之间往复运动；所述第一电极设置于第一挡块或者第一质量块的表面，用于当运动组件在外部刺激下撞击第一挡块时，导出摩擦产生的感应电流。

采用本发明实施例的发电机，在外界机械刺激下，运动组件会发生运动，假设初始运动为运动组件以速度V₀朝向第二挡块运动，在这种情况下，由于第二质量块的质量大于第一质量块的质量，因而第二质量块会先到达第二挡块并获得朝向第一挡块方向的速度V₂，随后第二质量块会与仍旧朝向第二挡块方向运动的第一质量块碰撞，根据动量守恒定律和能量守恒定律，第一质量块会获得朝向第一挡块方向的速度V₁，并且V₁比V₀大很多，这就意味着第一质量块可以以更大的速度撞击第一挡块，相比现有技术而言，第一质量块撞击第一挡块的频率更大，因而采用本发明实施例提供的发电机进行发电时，能量转换效率较高，电能输出功率也较高。

优选的，所述振动方向限制部件为位于所述第一挡块与第二挡块之间的固定轴，所述运动组件套设于所述固定轴的外部；或者所述振动方向限制部件为直筒状结构，运动组件设置在第一挡块、第二挡块与筒状结构的振动方向限制部件围成的空间内往复振动。