[发明专利]一种旋转式直流摩擦纳米发电机及流速传感器装置

说明书

本发明提供一种旋转式直流摩擦纳米发电机及流速传感器装置。其中，旋转式直流摩擦纳米发电机包括外壳和转子，所述外壳内表面附着有静电击穿电极，所述转子外表面附着有PTFE膜，所述外壳与转子间过渡配合，使静电击穿电极与PTFE膜接触；所述转子在外壳内部转动，使外壳的内表面与转子的外表面之间产生相对运动，使得所述静电击穿电极与PTFE膜相互摩擦。本发明通过摩擦纳米发电机将流体的动能转换成电信号，根据电信号的大小来表征流体的流速，从而达到对流体流速的判断。

技术领域

本发明涉及摩擦纳米发电机领域，具体而言，尤其涉及一种旋转式直流摩擦纳米发电机及流速传感器装置。

背景技术

科学技术使人类社会步入了信息时代，现代信息产业的三大技术支柱(传感技术、通信技术、计算机技术)分别构成了信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”。传感器的作用是信息的采集系统和数据交换系统的重要部件，也是自动控制系统获得控制信息的重要环节，在很大程度上，传感器决定了信息系统的功能。随着电子技术的发展，传感器技术已经发生了质的变化，从单一的物性型到更多功能、更高质量、更高精度、集成、智能和微型化方向发展。其应用领域也在不断的扩大，而现代科学技术和生产发展对传感器提出了越来越多的要求，同时也为传感器的开发提供了丰富的研究手段和技术条件。

流体与人类的生产生活息息相关，大到环绕的空气、运动中的海洋，小到江河湖泊、电力工业、工业用油与人体血液；流速是流体的重要参数，把握流体的流速信息是把握流体的基础。

摩擦纳米发电机作为近几年发现的一种新的发电装置，其从环境中收集能量，并将其转化为电能来驱动器件，以构建自供电系统。如何将其与流量检测装置整合使用，是一个尚待研究的实际问题。

发明内容

本发明提供一种旋转式直流摩擦纳米发电机及应用上述摩擦纳米发电机的自供能流速传感器装置。旋转式直流摩擦纳米发电机由转子与定子之间摩擦产生的电荷转移和累计，当累计到静电击穿临界值时会发生静电击穿从而产生直流电。

本发明采用的技术手段如下：

一种旋转式直流摩擦纳米发电机，包括外壳和转子，所述外壳内表面附着有静电击穿电极，所述转子外表面附着有PTFE膜，所述外壳与转子间过渡配合，使静电击穿电极与PTFE膜接触；

所述转子在外壳内部转动，使外壳的内表面与转子的外表面之间产生相对运动，使得所述静电击穿电极与PTFE膜相互摩擦。

进一步地，所述定子为圆筒结构，其内表面周向设置有摩擦电极，所述摩擦电极的两个边缘处分别设置有第一静电击穿电极和第二静电击穿电极。

进一步地，所述转子包括叶轮，所述叶轮具有固定部和叶片，所述固定部中心位置设置有转动轴，所述PTFE膜周向附着于叶轮各叶片外围。

进一步地，还包括储能结构，用于存储外壳与转子相对运动所产生的电能。

一种流速传感器装置，包括流体测速腔、涡轮、传动轴电路管路系统以及上述的旋转式直流摩擦纳米发电机；

设置于所述流体测速腔内的涡轮具有传动轴，所述传动轴与旋转式直流摩擦纳米发电机的转子连接，当流体流经涡轮时，推动所述涡轮旋转，进而带动所述转子旋转，从而产生电流，根据所述电流的大小判断流速。

进一步地，所述涡轮的扇面安装角度与流体流动方向垂直。

进一步地，所述流体测速腔的腔壁装有轴承，所述传动轴与轴承过盈配合。

进一步地，所述流体测速腔腔壁与轴承之间设有密封圈。

进一步地，还包括用于显示流速测试结果的数字显示屏。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：