[發明專利]一種發電機

有效

• 申請號: 201611132172.X
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106655878B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 王中林;吳昌盛
• 申請（專利權）人: 北京納米能源與系統研究所
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

本發明涉及發電機技術領域，公開了一種發電機。發電機包括固定架、運動組件以及第一電極，其中，所述固定架包括第一擋塊、第二擋塊以及位于第一擋塊與第二擋塊之間的振動方向限制部件；所述運動組件在第一擋塊與第二擋塊之間往復振動，包括第一質量塊、第二質量塊、連接第一質量塊與第二質量塊的第一彈性部件、以及位于第二質量塊與第二擋塊之間的第二彈性部件，所述第二質量塊的質量大于第一質量塊的質量；所述第一電極設置于第一擋塊或者第一質量塊的表面，用于當運動組件在外部刺激下撞擊第一擋塊時，導出摩擦產生的感應電流。采用本發明實施例的發電機進行發電時，能量轉換效率較高，電能輸出功率也較高。

技術領域

本發明涉及發電機技術領域，尤其涉及一種發電機。

背景技術

隨著燃料短缺和能源危機的日益增加，從人們生活的自然環境中尋找新的能量來源吸引了業內的廣泛關注。水波能、風能以及太陽能等作為清潔的可再生能源，具有極大的應用前景，其中，海洋中的水波能相比其它清潔能源表現出了更多的優勢，如不依賴于季節、晝夜、天氣以及溫度等條件的限制。目前，將水波能轉換為電能主要依靠傳統的電磁感應發電機，傳統的電磁感應發電機具有體積龐大、成本較高、易被腐蝕以及在海洋波頻率下工作效率低等缺點，基于此，摩擦納米發電機(Triboelectric Nanogenerators，簡稱TENG)應運而生。

摩擦納米發電機是一種新型的收集機械能的能源裝置，它具有高輸出功率、高效率、低制造成本和無污染的特點。其工作原理為：利用摩擦電效應和靜電感應的原理，在外界機械振動的作用下，使材料發生摩擦并在材料表面產生電荷，將產生的電荷中的正負電荷分離，以產生較高的電勢，利用產生的電勢驅動材料中的電子發生定向移動，以在外電路中產生電流，從而將從環境中收集的微弱機械能轉化為電能并加以利用。

然而，現有的摩擦納米發電機的工作頻率與外界的機械振動頻率相同，因而當外界的機械振動頻率較低(如海洋波浪運動)時，摩擦納米發電機在一定時間內收集的機械能和轉換的電能都十分有限，這就導致摩擦納米發電機在收集低頻振動能源時的能量轉化效率較低，電能的輸出功率也較低。

發明內容

本發明的目的是提供一種發電機，以提高其在收集低頻振動能源時的能量轉化效率，進而提高電能的輸出功率。

本發明實施例提供一種發電機，包括固定架、運動組件以及第一電極，其中：所述固定架包括第一擋塊、第二擋塊以及位于第一擋塊與第二擋塊之間的振動方向限制部件；所述運動組件包括第一質量塊、第二質量塊、連接第一質量塊與第二質量塊的第一彈性部件、以及設置在第二質量塊與第二擋塊之間的第二彈性部件，所述第二質量塊的質量大于第一質量塊的質量，所述第一質量塊和第二質量塊限制在所述第一擋塊與第二擋塊之間往復運動；所述第一電極設置于第一擋塊或者第一質量塊的表面，用于當運動組件在外部刺激下撞擊第一擋塊時，導出摩擦產生的感應電流。

采用本發明實施例的發電機，在外界機械刺激下，運動組件會發生運動，假設初始運動為運動組件以速度V₀朝向第二擋塊運動，在這種情況下，由于第二質量塊的質量大于第一質量塊的質量，因而第二質量塊會先到達第二擋塊并獲得朝向第一擋塊方向的速度V₂，隨后第二質量塊會與仍舊朝向第二擋塊方向運動的第一質量塊碰撞，根據動量守恒定律和能量守恒定律，第一質量塊會獲得朝向第一擋塊方向的速度V₁，并且V₁比V₀大很多，這就意味著第一質量塊可以以更大的速度撞擊第一擋塊，相比現有技術而言，第一質量塊撞擊第一擋塊的頻率更大，因而采用本發明實施例提供的發電機進行發電時，能量轉換效率較高，電能輸出功率也較高。

優選的，所述振動方向限制部件為位于所述第一擋塊與第二擋塊之間的固定軸，所述運動組件套設于所述固定軸的外部；或者所述振動方向限制部件為直筒狀結構，運動組件設置在第一擋塊、第二擋塊與筒狀結構的振動方向限制部件圍成的空間內往復振動。