[發明專利]一種基于滑動摩擦的脈沖發電機和發電方法

有效

• 申請號: 201310309226.5
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN103780133A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 程綱;林宗宏;王中林
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 陳瀟瀟;肖冰濱

技術領域

本發明涉及一種發電機，特別是涉及將機械能轉化為瞬時高功率電脈沖的基于滑動摩擦的脈沖發電機和發電方法。?

背景技術

滑動、震動、轉動等機械能是廣泛存在的能量形式。目前，機械能轉化為電能的發電機所利用的原理主要有靜電感應，電磁感應和特殊材料的壓電性能等。然而，已經發明的靜電感應發電機，存在體積大、適用性窄等缺點，電磁感應發電機和壓電發電機則普遍存在結構復雜，對材料有特殊要求和成本較高等缺陷。摩擦發電機是最近發明的一種新型的將機械能轉化為電能的方式。但是，摩擦發電機存在輸出電流和輸出功率小的缺點，不能將環境中普遍存在的機械能轉變為可以有效利用的電能。?

發明內容

本發明涉及一種利用滑動摩擦進行發電的裝置，發電機能夠將轉動、振動等機械能轉化為瞬時大功率的電學脈沖，能夠為電子器件提供大功率脈沖電源。?

為實現上述目的，本方法提供一種轉動式脈沖摩擦發電機，包括：?

第一摩擦層；所述第一摩擦層上表面接觸設置的第一電極層；?

第二摩擦層；所述第二摩擦層下表面接觸設置的第二電極層；所述第一摩擦層的下表面與所述第二摩擦層的上表面相對放置；?

接觸式開關，所述接觸式開關包括撞針和距離固定的多個對撞針，其中，所述撞針與所述第一電極層連通，并且能夠跟隨所述第一電極層運動；所有?所述對撞針都與所述第二電極層連通，并且能夠跟隨所述第二電極層運動；當所述撞針與任何一個所述對撞針接觸時，所述接觸式開關閉合；?

所述第一摩擦層的上表面和所述第二摩擦層的下表面在外力的作用下發生相對滑動摩擦、同時摩擦面積發生變化，帶動所述撞針與所述對撞針接觸時，所述第一電極層和第二電極層之間輸出脈沖電信號。?

優選的，在所述外力作用下所述第一摩擦層相對于所述第二摩擦層的滑動方向沿著接觸面的切向滑動。?

優選的，在所述滑動方向上所述第一摩擦層下表面與所述第二摩擦層上表面能夠接觸并且產生摩擦的最大滑動距離不小于所述撞針依次與兩個所述對撞針接觸時所述撞針移動的距離。?

優選的，一個所述撞針固定在所述第一電極層上；多個所述對撞針固定在所述第二電極層上。?

優選的，在所述外力作用下所述第一摩擦層相對于所述第二摩擦層轉動。?

優選的，所述第一摩擦層的下表面與所述第二摩擦層的上表面接觸面積最大和最小時，所述撞針分別與一個所述對撞針接觸。?

優選的，所述第一摩擦層的下表面為扇形；和/或，所述第二摩擦層的上表面為扇形，并且所述第一摩擦層的下表面與第二摩擦層的上表面面積和形狀均相同。?

優選的，所述第一扇形和/或第二扇形的圓心角不大于180度。?

優選的，所述第一摩擦層的下表面和/或第二摩擦層的上表面由多個由空白區域間隔的扇形摩擦單元組成。?

優選的，組成所述第一摩擦層下表面和/或第二摩擦層的上表面的多個扇形摩擦單元的圓心角相同且通過共用頂點互相連通；所述多個扇形摩擦單元與所述空白區域在一個平面或曲面內交替均勻分布。?

優選的，在所述第一電極層上還包括第一轉盤，所述接觸式開關的撞針固定在所述第一轉盤的邊緣，使所述撞針在所述第一轉盤上的位置與第一摩擦層一個扇形弧邊的中間位置對應。?

優選的，在所述第二電極層下還包括第二轉盤，所述接觸式開關的多個對撞針對稱的固定在所述第二轉盤的邊緣，其中，多個對撞針中一半固定在第二轉盤上的位置與第二摩擦層兩個扇形弧邊的中間位置對應。?

優選的，所述第一轉盤和所述第二轉盤能夠同軸轉動，在所述第一轉盤與第二轉盤上設置有相同個數、相同形狀、相同尺寸的所述扇形摩擦單元。?

優選的，所述接觸式開關中包括的對撞針的個數兩倍于構成第一摩擦層的摩擦單元的個數。?

優選的，構成所述第一摩擦層的多個摩擦單元相應的第一電極層互相不連通，所述接觸式開關中包括所述撞針的個數等于構成所述第一摩擦層的摩擦單元的個數。?

優選的，所述第一摩擦層和所述第二摩擦層的材料之間存在摩擦電極序差異。?