[发明专利]一种卷尺式摩擦纳米发电机

说明书

本发明公开一种卷尺式摩擦纳米发电机，包括外壳，外壳由绝缘材料制成，外壳具有进出口，外壳内设置有涡状发条和摩擦组件，其中，涡状发条的一端可转动地与外壳相连，涡状发条的另一端能够由进出口伸出；摩擦组件包括第一摩擦层和第二摩擦层，第一摩擦层具有第一电极层，第二摩擦层具有第二电极层，第一电极层与第二电极层之间能够产生电荷移动。拉动涡状发条，使得第一摩擦层和第二摩擦层滑动摩擦，第一摩擦层和第二摩擦层滑动摩擦过程中产生电荷，第一摩擦层的表面和第二摩擦层的表面产生异号电荷，第一电极层和第二电极层之间产生电势差，形成电流，完成机械能到电能的转换。本发明通过滑动摩擦产生电荷，提高了能量的转换效率。

技术领域

本发明涉及纳米发电机技术领域，特别是涉及一种卷尺式摩擦纳米发电机。

背景技术

摩擦纳米发电机(TENG)利用了两种对电子束缚能力不同的材料，相互接触时得失电子而在外电路产生电流的微型电机，摩擦纳米发电机自问世以后，在基础研究和技术应用方面取得了飞速发展，它的工作原理基于摩擦起电效应和静电感应效应的耦合。它可以用来收集不同形式的机械能，包括人体运动、振动、风能、水能等。

目前有许多收集水平方向机械能的摩擦纳米发电机，例如卷尺式、滑动式等，但是在收集竖直方向的机械能方面，还存在能量转换效率低等问题。

因此，如何改变现有技术中，摩擦纳米发电机在收集竖直方向的机械能并转换为电能方面，存在能量转换效率较低的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种卷尺式摩擦纳米发电机，以解决上述现有技术存在的问题，使摩擦纳米发电机能够收集竖直方向的机械能，提高能量转换效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种卷尺式摩擦纳米发电机，包括外壳，所述外壳由绝缘材料制成，所述外壳具有进出口，所述外壳内设置有：

涡状发条，所述涡状发条的一端可转动地与所述外壳相连，所述涡状发条的另一端能够由所述进出口伸出；

摩擦组件，所述摩擦组件包括第一摩擦层和第二摩擦层，所述第一摩擦层位于所述涡状发条靠近所述外壳内壁的一侧，所述第二摩擦层设置于所述外壳内靠近所述进出口处，所述第一摩擦层能够与所述第二摩擦层相抵；所述第一摩擦层具有第一电极层，所述第二摩擦层具有第二电极层，所述第一电极层与所述第二电极层之间能够产生电荷移动。

优选地，所述外壳内设置有转轴和套筒，所述转轴为圆柱状结构，所述转轴与所述外壳的内壁相连，所述转轴的轴线平行于所述涡状发条的轴线，所述套筒可转动地套设于所述转轴的外部，所述涡状发条与所述套筒相连并绕设于所述套筒的外部。

优选地，所述转轴、所述套筒均与所述涡状发条同轴设置。

优选地，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层由不同材质制成。

优选地，所述涡状发条由扁平钢带卷绕成涡状结构制成。

优选地，所述涡状发条由以下材质中的一种或几种制成：55SiMnVB、55SiMnMoV、60CrMn、60CrMnB、SUS302、SUS316。

优选地，所述进出口位于所述外壳的侧壁的底部，所述第二摩擦层位于所述涡状发条的底部。

优选地，所述外壳由橡胶材质制成。

优选地，所述涡状发条伸出所述外壳的一端具有弯折部，所述弯折部的高度较所述进出口的高度高。

优选地，所述第一摩擦层以及所述第二摩擦层二者相抵接的一侧均具有纳米结构或微米结构。