[发明专利]摩擦发电机

说明书

本发明提供了一种摩擦发电机，涉及发电机技术领域，解决了现有技术中存在的摩擦纳米发电机发电效率相对低的技术问题。该装置包括座体、棘轮组件以及可移动组件，其中，棘轮组件与座体转动连接，可移动组件位于座体内，可移动组件沿棘轮组件的周向方向分布且可移动组件能与棘轮组件相接触；可移动组件与座体之间存在摩擦发电单元；当棘轮组件转动时，可移动组件能做直线往复运动以实现摩擦发电单元摩擦生电。本发明用于外界风能或水流能等带动扇叶转动，产生电能输出，实现环境能量俘获。

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，尤其是涉及一种基于棘轮的增频运动模式转换型摩擦/电磁复合发电机。

背景技术

随着世界能源消费的快速增长，以及不可再生化石燃料数量的减少，可再生和可持续能源技术已成为越来越重要的研究领域。生活中，丰富且无所不在的环境机械能可极大满足能量需求，因此从周围环境中获取机械能成为解决能源危机最有效的替代方案之一。

摩擦起电、静电感应是自然界中常见的物理现象，通过不同物体之间相互进行摩擦，使一方带上负电，另一方带上正电，当通过外力使两种物体分离一定距离时便会在两种物体之间产生电势。但摩擦电很难被收集和利用，因此往往被人们所忽视。由美国佐治亚理工学院教授王中林领导的研究小组，开发出了一种柔性摩擦纳米发电机，借助柔性高分子聚合物材料成功地在纳米尺度范围内将机械能转换成电能。此种发电机可广泛从人类活动、海洋能、风能、机械振动等环境中获取能量，进而为小型电子产品供电，具有巨大的商业价值和社会效益。

现有的摩擦纳米发电机的工作原理中，高分子聚合物与金属电极之间，或者高分子聚合物之间构成摩擦面进行工作。现有的摩擦发电机的机构单一，且发电效率相对低。因此，设计一种可以在低频环境下产生高输出功率的摩擦/电磁复合发电机迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摩擦发电机，解决了现有技术中存在的摩擦纳米发电机发电效率相对低的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种摩擦发电机，包括座体、棘轮组件以及可移动组件，其中，所述棘轮组件与所述座体转动连接，所述可移动组件位于所述座体内，所述可移动组件沿所述棘轮组件的周向方向分布且所述可移动组件能与所述棘轮组件相接触；所述可移动组件与所述座体之间存在摩擦发电单元；当所述棘轮组件转动时，所述可移动组件能做直线往复运动以实现所述摩擦发电单元摩擦生电。

优选地，所述可移动组件远离所述棘轮组件的一端以及所述座体内侧壁上均设置有摩擦电极层且两者的摩擦电极层形成接触-分离模式发电单元，当所述可移动组件与所述棘轮组件棘轮的齿顶相接触时，所述可移动组件端部的摩擦电极层与所述座体内侧壁上的摩擦电极层相接触。

优选地，所述座体内设置有弧形挡板，所述弧形挡板沿所述座体的周向方向间隔分布在所述座体上，所述弧形挡板朝向所述座体中间位置的面上设置有摩擦电极层，所述弧形挡板上的摩擦电极层与所述可移动组件端部的摩擦电极层形成所述接触-分离模式发电单元。

优选地，所述弧形挡板向所述座体中间位置弯曲且所述弧形挡板的弧度α的范围为0＜α≤π/6。

优选地，所述座体上设置有导向部件，所述可移动组件穿过所述导向部件且所述可移动组件沿所述座体的径向方向做直线往复运动，所述导向部件与所述可移动组件之间存在滑动模式发电单元。

优选地，所述导向部件为方筒形结构，所述导向部件的每个内侧面上均设置有摩擦电极层且分别与所述可移动组件上对应的摩擦电极层形成所述滑动模式发电单元。

优选地，所述导向部件靠近所述座体中间位置的一侧设置有弹簧挡板，所述可移动组件穿过所述弹簧挡板，所述可移动组件靠近所述棘轮组件一端的端部与所述弹簧挡板之间设置有弹性件。