[发明专利]一种悬臂式脉冲发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机，特别是涉及将振动产生的机械能转化为电能的悬臂式脉冲发电机。

背景技术

振动机械能是广泛存在的能量形式，包括海浪、发动机的振动、汽车经过时高速公路、桥梁和隧道的振动等形式，以及人体运动如步行、跑动、扭动等形式，都会产生振动机械能，这些振动机械能虽然广泛存在，但是常常被忽视，没有有效的收集手段加以利用，通常被浪费。

目前，机械能转化为电能的发电机所利用的原理主要有静电感应，电磁感应和特殊材料的压电性能、静电脉冲发电机等。然而，已经发明的静电感应发电机，存在体积大、适用性窄等缺点，电磁感应发电机和压电发电机则普遍存在结构复杂，对材料有特殊要求和成本较高等缺陷。静电脉冲发电机在小型化和轻量化方面有所不足，输出功率密度较小，不能满足对各种振动机械能收集的需要。

发明内容

本发明涉及一种可以将海浪、高速公路、桥梁等等形式的振动机械能转化为电能的结构简单的悬臂式脉冲发电机，能够为微型电子器件如航标、路标、警示牌等提供匹配的电源。

为实现上述目的，本发明提供一种悬臂式脉冲发电机，包括：分别有一端被固定的第一悬臂、第二悬臂和第三悬臂，其中，

所述第一悬臂的下表面设置有第一电极层，所述第一电极层的下表面接触设置有第一摩擦层；

所述第二悬臂的上表面设置有第二电极层，所述第二电极层的上表面接触设置有第二摩擦层，所述第二摩擦层的上表面与所述第一摩擦层的下表面相对设置；所述第二悬臂的下表面设置第三电极层，所述第三电极层的下表面接触设置有第三摩擦层；所述第二悬臂为弹性悬臂；

所述第三悬臂的上表面设置有第四电极层，所述第四电极层的上表面接触设置有第四摩擦层；所述第四摩擦层的上表面与所述第三摩擦层的下表面相对设置；

所述发电机受到外力作用时，所述第二悬臂在所述第一悬臂与第三悬臂之间振动，使至少部分所述第二摩擦层上表面与所述第一摩擦层下表面接触和分离、至少部分所述第三摩擦层下表面与所述第四摩擦层上表面接触和分离，所述第一电极层与第二电极层之间和/或所述第三电极层与第四电极层之间有脉冲电信号输出。

优选的，所述第一悬臂、第二悬臂和第三悬臂的自由端都在固定端的同一侧。

优选的，所述第一悬臂、第二悬臂和第三悬臂固定在同一固定装置上。

优选的，所述第二悬臂还包括重物，所述重物设置在所述第二悬臂的自由端。

优选的，所述第一悬臂和/或第三悬臂为弹性悬臂。

优选的，所述第二悬臂为导电材料，所述第二悬臂替代所述第二电极层和第三电极层。

优选的，所述第一悬臂和/或第三悬臂采用导电材料；所述第一悬臂替代所述第一电极层，和/或所述第三悬臂替代所述第四电极层。

优选的，所述第二摩擦层和所述第三摩擦层采用导电材料，所述第二悬臂代替所述第二摩擦层和所述第三摩擦层。

优选的，所述第二悬臂的上表面和/或下表面设置有微结构阵列修饰层。

优选的，所述第一摩擦层采用导电材料，所述第一悬臂代替所述第一摩擦层；

和/或，

所述第四摩擦层采用导电材料，所述第三悬臂代替所述第四摩擦层。

优选的，所述第一悬臂的下表面和/或第三悬臂的上表面设置有微结构阵列修饰层。

优选的，所述微结构阵列修饰层包括：

设置在所述悬臂上表面和/或下表面的微结构阵列；

沉积在制备有所述微结构阵列的悬臂表面的导电薄膜层。

优选的，所述微结构阵列选自氧化物半导体的纳米线、纳米锥、纳米棒阵列。

优选的，所述微结构阵列的高度为200纳米至2微米。

优选的，所述导电薄膜层选自金属薄膜层，所述薄膜层的厚度为50纳米至400纳米。

优选的，所述导电材料选自金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬或硒，以及由上述金属形成的合金，或者不锈钢和铍铜合金。

优选的，所述第一悬臂、第二悬臂和/或第三悬臂为片状结构。

优选的，所述第一摩擦层材料与第二摩擦层材料之间存在电极序差异；所述第三摩擦层材料与第四摩擦层材料之间存在电极序差异。

优选的，所述第一摩擦层、第二摩擦层、第三摩擦层和/或第四摩擦层的厚度为0.1-0.8毫米。

优选的，所述第一摩擦层、第二摩擦层、第三摩擦层和/或第四摩擦层选自绝缘体或半导体材料。