[实用新型]一种新型发电机

说明书

本实用新型公开了一种新型发电机，涉及能源领域，包括第一发电层、第二发电层、U形固定层和外部变化磁场；第一发电层包括紧密相连的磁性掺杂材料层和第一电极层；第二发电层包括紧密相连的摩擦材料层和第二电极层；U形固定层能够产生弹性形变；第一电极层与摩擦材料层相向放置，通过U形固定层连接；在外部变化磁场作用下，磁性掺杂材料层响应磁场变化而产生运动，带动第一电极层与摩擦材料层发生接近分离运动或者相对滑动，从而产生交变电流。本实用新型采用钇铁石榴石粉末材料，且采用了kapton薄膜来进行固定，能够避免传统发电机中外界机械运动导致的电极损坏和有效材料污染等问题，改善和延长了发电机使用寿命。

技术领域

本实用新型涉及能源领域，具体涉及一种新型发电机，该新型发电机能在磁场辅助下将机械能转化为电能。

背景技术

发电即利用发电动力装置将水能、化石燃料(煤炭、石油、天然气等)的热能、核能以及太阳能、风能、地热能、海洋能等转换为电力。但是，现有发电机往往无法直接将水能、热能、核能以及太阳能、风能、地热能、海洋能等直接转换为电能，而是通过先将这些能源转化为机械能，驱动设备运转，通过切割磁感线的法拉第电磁感应原理进行发电。到20世纪80年代末，主要的发电形式是水力发电、火力发电和核能发电。其他能源发电形式虽然有多种,但规模都不大。3种主要形式所占的地位因各国能源资源的构成不同而异。世界上以火力发电为主，其发电量在总发电中所占比重为70％以上。但是，这种发电方式由于需要进行能源的多次转换，在转换中会大量的能量损耗，而且这些损耗的能量，特别是机械能方面的损耗，还会进一步对发电机件造成伤害，如发电电极损坏和有效材料的污染等，造成发电与维护成本的提高。人们一直苦苦追寻一种更清洁、更高效的新型发电机。

实用新型内容

为了克服传统发电机在构造上对发电机性能的影响，本实用新型提供一种新型发电机，该发电机将外界机械运动与发电组件分离，从而形成新型发电机，避免了传统发电机中外界机械运动导致的电极损坏和有效材料污染等问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下的技术方案：

一种新型发电机，包括第一发电层、第二发电层、U形固定层和外部变化磁场；所述第一发电层包括紧密相连的磁性掺杂材料层和第一电极层；所述第二发电层包括紧密相连的摩擦材料层和第二电极层；所述U形固定层能够产生弹性形变；所述第一电极层与所述摩擦材料层相向放置，通过所述U形固定层连接；在外部变化磁场作用下，所述磁性掺杂材料层响应磁场变化而产生运动，带动所述第一电极层与所述摩擦材料层发生接近分离运动或者相对滑动，从而产生交流电信号；所述交流电信号储存在所述第一电极层和所述第二电极层中；所述磁性掺杂材料层包括钇铁石榴石粉末。

本申请的新型发电机的基本原理是：利用摩擦在材料表面产生电荷，并使两者分离，从而产生极高的电势来驱动外电路的电子发生定向移动，并产生电能，以至于能够从环境中收集微弱的机械能并转换为电能。但是，如果发电时必须与外界机械运动接触，则容易导致发电电极和活性材料产生碰撞损耗和界面污染。同时外界环境因素如粉尘、水汽等，容易吸附在活性层表面，进而降低发电机性能。本实用新型采用钇铁石榴石粉末作为磁性材料，设计了一种简易的固定导电结构，能够避免传统发电机的缺点，无需与复杂的机械运动直接接触，改善和延长发电机的寿命。

采用外部变化磁场和磁性掺杂材料层的相互作用，从而实现了在不接触发电组件的情况下对发电组件进行控制，避免了现有的发电机必须与外界机械运动接触，从而导致发电机的电极和活性材料产生碰撞损耗和界面污染，同时外界环境因素如粉尘、水汽等，容易吸附在活性层表面，进而降低摩擦发电机性能等问题。磁性掺杂材料层响应外部磁场的变化而产生运动，从而带动第一电极层与摩擦材料层发生接近分离运动或者相对滑动，由于摩擦电效应使得不同极性的电荷分离，从而产生交流电信号。采用钇铁石榴石作为磁性材料，该材料共振线宽较小，饱和磁化强度较低，介电损耗低，密度高。

进一步的，当所述第一电极层与所述第二电极层之间通过导线连接，所述交流电信号在所述导线间形成电流，可对外提供电能。