[发明专利]一种轮胎式摩擦纳米发电机

说明书

本发明公开一种轮胎式摩擦纳米发电机，涉及发电机技术领域，包括轮胎和用于支撑所述轮胎的轮毂；所述轮胎内侧设置有环形槽，所述环形槽内用于放置球形摩擦体，所述球形摩擦体滚动设置于所述环形槽内；所述环形槽内壁上固定设置有环形摩擦层，所述球形摩擦体与所述环形摩擦层接触连接；所述环形槽内对称设置有两个电极层，所述电极层位于所述环形槽和所述环形摩擦层之间。本发明提供的轮胎式摩擦纳米发电机，能够收集轮胎旋转的机械能，并将其转化为电能。

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，特别是涉及一种轮胎式摩擦纳米发电机。

背景技术

汽车的出现，改变了人们的出行方式。轮胎作为汽车的重要组成部分，无时无刻不在转动，会产生旋转形式的机械能。但目前这部分能量大多都浪费掉了，造成了一定程度上的能源损失，这在面临能源危机的社会背景下显然是十分不合适的。因此，如何收集轮胎转动产生的机械能并加以利用是有待解决的。目前，有三种转换方法收集环境中的能量，即电磁、压电和摩擦电机制。而其中，摩擦纳米发电机又以其环境友好、可持续、制造成本低等优点著称。

摩擦纳米发电机(TENG)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、波浪能等。但如何应用于收集旋转形式的机械能还有待解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种轮胎式摩擦纳米发电机，以解决上述现有技术存在的问题，能够收集旋转的机械能，并将其转化为电能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种轮胎式摩擦纳米发电机，包括轮胎和用于支撑所述轮胎的轮毂；所述轮胎内侧设置有环形槽，所述环形槽内用于放置球形摩擦体，所述球形摩擦体滚动设置于所述环形槽内；所述环形槽内壁上固定设置有环形摩擦层，所述球形摩擦体与所述环形摩擦层接触连接；所述环形槽内对称设置有两个电极层，所述电极层位于所述环形槽和所述环形摩擦层之间，两个电极层之间通过导线串行外接有负载，负载为用电器件或电能储存转化部件。本发明可将圆周方向上由旋转产生的机械能转化为电能，通过圆周方向上球形摩擦体与环形摩擦层的接触摩擦产生电荷。本发明轮胎式摩擦纳米发电机的工作原理为，球形摩擦体会与轮胎环形槽内部的环形摩擦层发生摩擦，摩擦过程中产生电荷，从而在两个电极层之间形成电势差，电势差会驱使电极层内部的电荷产生定向移动，从而产生电流。工作过程中，轮胎转动，做顺时针或逆时针方向旋转运动，由于离心力作用，球形摩擦体会在环形槽内做圆周运动，球形摩擦体会与铺设在槽内环形摩擦层发生接触摩擦，摩擦过程中产生电荷，从而在电极层形成电势差，电势差会驱使电极层内部的电荷产生定向移动，从而产生电流。

可选的，两个所述电极层分别为第一电极层和第二电极层；所述第一电极层和第二电极层对称布置于所述环形槽所在虚拟圆的直径两侧。

可选的，所述球形摩擦体的材质与所述环形摩擦层的材质存在电子得失能力差异，优选二者采用电子得失能力差异大的材料；所述球形摩擦体在所述环形摩擦层表面接触过程中，表面产生电荷。

可选的，所述轮胎采用绝缘材质制成，例如树脂等。

可选的，所述球形摩擦体和所述环形摩擦层接触的表面部分或全部设有纳米结构或微米结构。

可选的，所述第一电极层和第二电极层均为弧形结构。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：