[發明專利]一種可攜帶式雨季多納米發電機聯合發電裝置

在審

• 申請號: 201710607196.4
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107404252A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 洪劍龍;鄧金易
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 李想

技術領域

本發明涉及一種可攜帶式雨季多納米發電機聯合發電裝置，屬于摩擦發電技術領域。

背景技術

摩擦電納米發電機（TENG）是一種能量收集裝置，其通過摩擦效應和靜電感應的結合將外部機械能轉換成電能。對于該發電單元，在內部電路中，相反摩擦極性的兩個薄的有機/無機膜間存在電荷轉移引起了摩擦帶電效應，進而產生了電勢; 在外部電路中，電子被驅動在附在膜的背面的兩個電極之間流動，以便平衡電勢。

除了前所未有的輸出性能外，這種新能源技術還具有制造成本低、魯棒性和可靠性高、環保等諸多優點。摩擦電納米發電機可以應用于收獲我們日常生活中浪費的各種機械能，如人體運動，行走，振動等。現階段的問題是單個的納米發電機雖然研發出來了，但其畢竟功率有限。因此，本發明意在發明多個納米發電機聯合發電的裝置。下面需要介紹現有的單個摩擦電納米發電機結構原理。

摩擦電納米發電機具有三種基本操作模式：垂直接觸分離模式，橫向滑動模式和單電極模式。這里主要介紹前兩種工作模式。

垂直接觸分離模式的摩擦電納米發電器的工作機理可以描述為由兩片的內表面上的摩擦電荷的循環分離和再接觸引起的電位差的周期性變化。這里介紹一種新型的高伸縮性纖維基摩擦電納米發電機（纖維狀TENG）。芯纖維用硅橡膠制造，外面是一層導電碳納米管（CNT），聚合物基體作為一個電極用于可拉伸纖維的導電層，銅微絲作為另一個電極纏繞到可拉伸纖維上。 CNT /聚合物層的使用提供了高度的柔韌性、拉伸性、導電性和機械穩定性。在壓縮的過程中內部的CNT層的半徑會增大，拉伸的過程CNT層的半徑會減小，而外圈的銅微絲的半徑不會發生顯著變化。這樣在纖維裝TENG發生反復壓縮或拉伸形變時，會引起兩極之間相對距離的周期性變化，進而進行發電。

橫向滑動模式的摩擦電納米發電機的工作機理可以描述為：通過滑動摩擦促進摩擦起電，兩個表面之間的接觸面積發生周期性變化導致電荷中心的橫向分離，進而在兩極間產生周期性的電位差變化。在這里介紹另一種新型的多層盤式摩擦納米發電機（多層盤式TENG）。多層盤TENG主要由兩組組成：具有鋁（Al）膜作為附著的摩擦電層的轉子，以及聚四氟乙烯（PTFE）薄膜作為其他摩擦電層的定子，它們與輸入旋轉運動同軸。為了在表面上實現，丙烯酸類片材用作它們兩者的模板底物。首先，它們通過激光切割處理，以形成具有與連接的摩擦電層相同形狀的八扇形結構。如此旋轉過程中，轉子上的所有Al層將被驅動以相同相位旋轉，而定子上的PTFE層將保持靜止。以這種方式，相鄰層之間的相對旋轉使得相對的摩擦電荷能夠周期性地接觸分離循環，從而在每個層中產生電。當多層磁盤TENG的所有四層并聯連接時，可以將具有相同相位的電流相加，從而有助于增加功率輸出。

發明內容

本發明針對上述提出的不足提供了一種可攜帶式雨季多納米發電機聯合發電裝置。

本發明采用如下技術方案：

本發明提供的可攜帶式雨季多納米發電機聯合發電裝置，包括纖維性TENG組，多層盤式TENG轉子、多層盤式TENG定子；所述的纖維性TENG組采用圓柱形結構體，纖維性TENG組的頂端為圓環，底端為鏤空圓盤，圓環與圓盤與之間通過若干根可伸縮的纖維基摩擦電納米發電機支撐；多層盤式TENG轉子布置在圓柱形結構體內，多層盤式TENG轉子的每一層轉子由若干扇形的轉子組成，每個扇形轉子圍繞D型軸周為中心沿圓周排列，D型軸頂端負重桿；多層盤式TENG定子的每一層由若干扇形的定子組成，每層盤式TENG轉子嵌入相鄰的兩層盤式TENG定子之間。

本發明所述的可攜帶式雨季多納米發電機聯合發電裝置，纖維性TENG組的頂端為圓環由可伸縮的纖維基摩擦電納米發電機向任意方向傾斜；所述的負重桿與繞D型軸旋轉，D型軸旋轉帶動多層盤式TENG轉子在多層盤式TENG定子之間旋轉。

本發明所述的可攜帶式雨季多納米發電機聯合發電裝置，所述的纖維性TENG組的纖維基摩擦電納米發電機為6個，其中纖維基摩擦電納米發電機的芯纖維由硅橡膠制備而成，芯纖維外表面設有導電碳納米管，導電碳納米管的外側纏繞銅微絲。

本發明所述的可攜帶式雨季多納米發電機聯合發電裝置，所述的多層盤式TENG轉子其表面具有鋁膜作為附著的摩擦電層；多層盤式TENG定子表面以聚四氟乙烯（PTFE）薄膜作為其他摩擦電層或具有儲存電荷的超疏水材料。