[发明专利]摩擦发电机

说明书

本发明提供了一种摩擦发电机，涉及发电机技术领域，解决了现有技术中存在的摩擦纳米发电机发电效率相对低的技术问题。该装置包括座体、类棘轮组件以及可移动组件，其中，类棘轮组件与座体转动连接，可移动组件位于座体内，可移动组件沿类棘轮组件的周向方向分布且可移动组件能与类棘轮组件相接触；可移动组件与座体之间和/或可移动组件与类棘轮组件之间存在摩擦发电单元；当类棘轮组件转动时，可移动组件能做直线往复运动以实现摩擦发电单元摩擦生电。本发明用于外界风能或水流能等带动扇叶转动，产生电能输出，实现环境能量俘获。

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，尤其是涉及一种基于类棘轮的增频运动模式转换型摩擦/电磁复合发电机。

背景技术

随着现代生活水平不断提高，生活节奏不断加快，出现了应用方便、对环境依赖度低的自发电设备可用于满足未来的能量需求。

摩擦起电是自然界中最常见的一种现象之一，通过物体和物体之间相互进行摩擦，就会使一方带上负电，另一方带上正电，但摩擦电又很难被收集和利用，因此往往被忽视。2006年，美国佐治亚理工学院教授王中林等成功地在纳米尺度范围内将机械能转换成电能，研制出世界上最小的发电机-纳米发电机。纳米发电机的基本原理是：当纳米线(NWs)在外力下动态拉伸时，纳米线中生成压电电势，相应瞬变电流在两端流动以平衡费米能级。

现有的摩擦发电机有四种基本工作模式，分别为接触-分离模式、水平滑动模式、单电极模式以及独立层模式，通过高分子聚合物与金属电极之间或者高分子聚合物之间构成摩擦面进行工作。当前的摩擦发电机的结构的限制以及采用的发电模式单一，存在发电量相对少、发电效率相对低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摩擦发电机，解决了现有技术中存在的摩擦纳米发电机发电效率相对低的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种摩擦发电机，包括座体、类棘轮组件以及可移动组件，其中，所述类棘轮组件与所述座体转动连接，所述可移动组件位于所述座体内，所述可移动组件沿所述类棘轮组件的周向方向分布且所述可移动组件能与所述类棘轮组件相接触；所述可移动组件与所述座体之间和所述可移动组件与所述类棘轮组件之间存在摩擦发电单元；当所述类棘轮组件转动时，所述可移动组件能做直线往复运动以实现所述摩擦发电单元摩擦生电。

优选地，所述座体内设置有径向隔板，所述径向隔板分离相邻的两个所述可移动组件，所述径向隔板以及所述可移动组件上设置有摩擦电极层且两者的所述摩擦电极层形成接触-分离模式发电单元，当所述可移动组件与所述类棘轮组件类棘轮的齿根相接触时，所述径向隔板上的所述摩擦电极层与对应的所述可移动组件所述摩擦电极层相接触。

优选地，所述径向隔板沿所述类棘轮组件的周向方向均匀分布在所述座体内且所述径向隔板沿所述座体的径向方向延伸，所述可移动组件位于两个所述径向隔板之间且所述可移动组件与相邻两侧的所述径向隔板之间均存在接触-分离模式发电单元。

优选地，所述径向隔板靠近所述座体中心的一侧设置有周向隔板，所述周向隔板连接相邻的两个所述径向隔板，所述可移动组件穿过所述周向隔板且所述可移动组件靠近所述类棘轮组件一端的端部与所述周向隔板之间设置有弹性件。

优选地，所述周向隔板围成的形状与所述座体侧部的形状相一致且所述周向隔板围成的轮廓形状为正棱柱状；所述周向隔板分别与所述座体侧部对应的侧面相平行，所述径向隔板远离所述周向隔板的一端向所述座体侧部对应的棱边延伸。

优选地，所述座体端部的内侧面上设置有摩擦电极层，所述可移动组件与所述座体端部内侧面相贴合的面上设置有摩擦电极层，所述座体上的所述摩擦电极层与所述可移动组件上对应的所述摩擦电极层形成水平滑动模式发电单元。