[發(fā)明專利]一種振動開關(guān)式摩擦發(fā)電機和摩擦發(fā)電方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310601281.1
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103780137A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程綱;林宗宏;王中林
• 申請（專利權(quán)）人: 國家納米科學(xué)中心
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 陳瀟瀟;肖冰濱

1.一種振動開關(guān)式摩擦發(fā)電機，其特征在于，包括：

第一摩擦層，所述第一摩擦層的上表面接觸設(shè)置有第一電極層；

第二摩擦層，所述第二摩擦層的下表面接觸設(shè)置有第二電極層；

連接件，所述連接件使所述第一摩擦層與第二摩擦層面對面設(shè)置，并且在外力作用下能夠使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和分離；

振動式開關(guān)，所述振動式開關(guān)包括一個彈性振子、兩個接觸端和一個觸發(fā)端，其中，兩個接觸端分別與所述第一電極層和第二電極層電連接；觸發(fā)端跟隨第一摩擦層和/或第一電極層相對于第二摩擦層同步運動；當(dāng)所述第一摩擦層的下表面與第二摩擦層的上表面接觸后分離，帶動所述觸發(fā)端運動并觸發(fā)所述彈性振子振動，使兩個接觸端通過彈性振子交替與等電位源電連接，在所述彈性振子與等電位源之間產(chǎn)生交變電信號。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動開關(guān)式摩擦發(fā)電機，其特征在于，所述等電位源為地電位。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振動開關(guān)式摩擦發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層下表面和第二摩擦層上表面分開的最大距離大于所述兩個接觸端之間的距離。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的振動開關(guān)式摩擦發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層下表面和第二摩擦層上表面分開的最大距離為接觸表面的周長的一半。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的振動開關(guān)式摩擦發(fā)電機，其特征在于，所述彈性振子的初始振動振幅大于所述兩個接觸端之間距離的兩倍；經(jīng)過nN個振動周期后，振幅的衰減小于25%，其中，n是施加在發(fā)電機上機械力的頻率，N是彈性振子的共振頻率。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的振動開關(guān)式摩擦發(fā)電機，其特征在于，所述連接件為彈性結(jié)構(gòu)，連接在第一摩擦層與第二摩擦層之間，或者連接在所述第一電極層與第二電極層之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的振動開關(guān)式摩擦發(fā)電機，其特征在于，所述振動式開關(guān)的觸發(fā)端固定在所述第一摩擦層或者第一電極層上。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的振動開關(guān)式摩擦發(fā)電機，其特征在于，所述發(fā)電機還包括第一基板，所述第一電極層固定在所述第一基板上；

和/或，所述發(fā)電機還包括第二基板，所述第二電極層固定在所述第二基板上。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的振動開關(guān)式摩擦發(fā)電機，其特征在于，所述連接件為彈性結(jié)構(gòu)，連接在所述第一摩擦層與第二摩擦層之間、第一電極層與第二電極層之間或者所述第一基板與第二基板之間。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的振動開關(guān)式摩擦發(fā)電機，其特征在于，所述連接件連接在所述第一基板上。

11.根據(jù)權(quán)利要求8-10任一項所述的振動開關(guān)式摩擦發(fā)電機，其特征在于，所述振動式開關(guān)的觸發(fā)端固定在所述第一基板上。

12.根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項所述的振動開關(guān)式摩擦發(fā)電機，其特征在于，所述觸發(fā)端由絕緣材料組成。

13.根據(jù)權(quán)利要求1-12任一項所述的振動開關(guān)式摩擦發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層下表面和所述第二摩擦層上表面的材料之間存在摩擦電極序差異。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的振動開關(guān)式摩擦發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層下表面和所述第二摩擦層上表面為絕緣材料，所述絕緣材料選自苯胺甲醛樹脂、聚甲醛、乙基纖維素、聚酰胺尼龍11、聚酰胺尼龍66、羊毛及其織物、蠶絲及其織物、紙、聚乙二醇丁二酸酯、纖維素、纖維素醋酸酯、聚乙二醇己二酸酯、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯、再生纖維素海綿、棉及其織物、聚氨酯彈性體、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、木頭、硬橡膠、醋酸酯、人造纖維、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯彈性海綿、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、丁二烯-丙烯腈共聚物、氯丁橡膠、天然橡膠、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-co-丙烯腈)、聚雙酚A碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚（2,6-二甲基聚亞苯基氧化物）、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯和派瑞林。