[发明专利]一种基于悬浮滑移式电荷自激励的摩擦纳米发电机

权利要求书

1.一种基于悬浮滑移式电荷自激励的摩擦纳米发电机，其特征在于,包括定子、动子和电荷自激励系统，定子和动子之间存在空气间隙；所述电荷自激励系统包括串联的自倍压整流电路和整流二极管；

所述动子包括第一硬质基板(1)、第一绝缘介电膜(2)和金属感应电极(3)，第一绝缘介电膜(2)和金属感应电极(3)分别设置在第一硬质基板(1)的下表面且第一绝缘介电膜(2)和金属感应电极(3)之间有间隙，金属感应电极(3)的下表面还覆盖有第二绝缘介电膜(4)；

所述定子包括第二硬质基板(8)、第一电极(6)、第二电极(7)和第三绝缘介电膜(5)，第一电极(6)、第二电极(7)分别设置第二硬质基板(8)的上表面，第一电极(6)、第二电极(7)的上表面覆盖有第三绝缘介电膜(5)；

所述第一电极(6)连接自倍压整流电路的第一输入端，第二电极(7)连接自倍压整流电路的第二输入端；自倍压整流电路的输出端连接整流二极管的正极，整流二极管的负极连接金属感应电极(3)。

2.如权利要求1所述的一种基于悬浮滑移式电荷自激励的摩擦纳米发电机，其特征在于,所述第一绝缘介电膜(2)采用驻极体材料，第二绝缘介电膜(4)采用尼龙膜。

3.如权利要求1所述的一种基于悬浮滑移式电荷自激励的摩擦纳米发电机，其特征在于,第二绝缘介电膜(4)的尺寸大于金属感应电极(3)的尺寸。

4.如权利要求1所述的一种基于悬浮滑移式电荷自激励的摩擦纳米发电机，其特征在于,所述第三绝缘介电膜(5)采用尼龙膜。

5.如权利要求1所述的一种基于悬浮滑移式电荷自激励的摩擦纳米发电机，其特征在于,所述自倍压整流电路的具体电路为：

定子上的第一电极通过第一输入端与第一电容的一端连接，定子上的第二电极通过第二输入端分别与第一二极管的正极和第四电容的一端连接，第一二极管的负极和第一电容的另一端并联后分别与第二二极管的正极和第二电容的一端连接，第二二极管的负极和第四电容的另一端并联后分别与第三二极管的正极和第五电容的一端连接，第三二极管的负极和第二电容的另一端并联后分别和第四二极管的正极和第三电容的一端连接，第四二极管的负极和第五电容的另一端并联后与第五二极管的正极连接，第五二极管的负极和第三电容的另一端并联后与整流二极管的正极连接。

6.如权利要求1所述的一种基于悬浮滑移式电荷自激励的摩擦纳米发电机，其特征在于,所述电荷自激励系统产生的激励电压与金属感应电极的电荷累积Q的关系如下:

公式(1)中，Q表示金属感应电极的电荷累积；d1是第二绝缘介质膜和第三绝缘介质膜之间的距离，ε₀是真空介电常数；S是动子上金属感应电极的面积，V_E表示电荷自激励系统产生的激励电压。

7.如权利要求1所述的一种基于悬浮滑移式电荷自激励的摩擦纳米发电机，其特征在于,所述金属感应电极的电荷累积最大电荷密度Q_Max满足：

公式(2)中，P表示气体的压强；d2是定子上的第二电极和动子上的金属感应电极之间的距离；ε₀是真空介电常数；S是动子上金属感应电极的面积；A和B是由气体的组成成分和压强决定的常数，标准大气压为101kPa时，A为2.87×105V(atm·m)^-1,B为12.6。

8.如权利要求1所述的一种基于悬浮滑移式电荷自激励的摩擦纳米发电机，其特征在于,所述定子和动子之间的排列方式包括绕圆周放射性排列、直线排列或者曲线排列，形成收集转动或者滑动能量的摩擦纳米发电机。