[发明专利]一种活塞式运动的摩擦电磁混合发电机及其制备方法

说明书

本发明涉及一种活塞式运动的摩擦电磁混合发电机，包括活塞和腔体，所述活塞位于腔体内，且能够在腔体内滑动；所述活塞包括载体，所述载体为外围包裹有第一聚酰亚胺胶带的铷铁硼磁铁，所述第一聚酰亚胺胶带上紧密贴合有呈栅状的尼龙纤维形成独立摩擦层；所述腔体包括摩擦主体，所述摩擦主体为外壁贴合有指叉状的铜电极的聚四氟乙烯管；所述铜电极外包裹有第二聚酰亚胺胶带，所述第二聚酰亚胺胶带上缠绕有漆包铜线作为电磁线圈。本发明还涉及上述发电机的制备方法。本发明可以持续高效地收集机械能。

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，特别是涉及一种活塞式运动的摩擦电磁混合发电机及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，人类对能源的需求愈加旺盛，然而传统能源不断枯竭，能源危机日益严重，因此人类亟需寻找一些新能源来改变目前的困境。机械运动是自然界中最简单、最基本的运动形态，自从一百多年前人类第一次利用发电机将机械能转化为电能开始，发电机的效率不断提高，人类利用机械能的手段愈发多样化。然而，传统的发电机是基于电磁感应的方式进行发电，由于结构复杂、体积大，自然界许多微小的机械运动产生的能量电磁发电机都无法利用。此外，根据麦克斯韦经典方程组可以发现，电磁感应发电往往适用于高频率的机械运动，其对于日常生活中低频运动的利用效率极低。因此，造成了机械能的大量浪费，在如今能源紧缺的情况，亟需一种新的发电方式来收集这些被浪费掉的机械能。

2012年美国佐治亚理工学院的王中林教授研究团队首次提出了摩擦纳米发电机的概念，这种发电机以麦克斯韦经典方程组为依托，可以持续高效地收集低频机械能。如果将摩擦发电机与电磁发电机结合起来，就可以全方位的收集、转化不同运动形式产生的能量。然而，现有的摩擦电磁混合发电机结构和运行方式较为复杂，能量利用效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种活塞式运动的摩擦电磁混合发电机及其制备方法，可以持续高效地收集机械能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种活塞式运动的摩擦电磁混合发电机，包括活塞和腔体，所述活塞位于腔体内，且能够在腔体内滑动；所述活塞包括载体，所述载体为外围包裹有第一聚酰亚胺胶带的铷铁硼磁铁，所述第一聚酰亚胺胶带上紧密贴合有呈栅状的尼龙纤维形成独立摩擦层；所述腔体包括摩擦主体，所述摩擦主体为外壁贴合有指叉状的铜电极的聚四氟乙烯管；所述铜电极外包裹有第二聚酰亚胺胶带，所述第二聚酰亚胺胶带上缠绕有漆包铜线作为电磁线圈。

所述载体的直径为9.5～15mm，长度为180～250mm，磁力强度为6000～10000高斯。

所述尼龙纤维的独立摩擦层直径为65～100μm，纤维长度3～10mm，栅状每个光栅的宽度为5～15mm，相邻两个光栅的距离为6～18mm。

所述聚四氟乙烯管内径13.5～31mm，管壁厚0.5～1mm，管长度为150～220mm。

所述指叉状铜电极由两组栅状结构铜电极交替构成，栅状结构铜电极宽度为5～15mm，相邻两个栅状结构铜电极的距离为0.5～1.5mm，在两组栅状结构铜电极末端各预留一段作为极耳。

所述漆包铜线的直径为60～80μm。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种上述活塞式运动的摩擦电磁混合发电机的制备方法，包括以下步骤：

(1)用第一聚酰亚胺胶带将铷铁硼磁铁完全包裹，作为载体；然后将尼龙纤维呈栅状紧密贴合于第一聚酰亚胺胶带上，作为独立摩擦层；载体与独立摩擦层集成于一体作为活塞；

(2)将聚四氟乙烯管进行超声清洗、烘干，使用电感耦合等离子体对聚四氟乙烯管内壁进行处理，将指叉状的铜电极紧密地贴合于聚四氟乙烯管的外壁，作为摩擦主体；用聚酰亚胺胶带将铜电极包裹起来，然后将漆包铜线紧密的缠绕于聚酰亚胺胶带上，作为电磁线圈；摩擦主体与电磁线圈集成于一体作为腔体。