[發(fā)明專利]氣動摩擦納米發(fā)電機、氣動系統(tǒng)中的傳感器和傳感方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710687022.3
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN109391168B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 張弛;付賢鵬;王中林;程廷海
• 申請（專利權）人: 北京納米能源與系統(tǒng)研究所
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;G01D5/14;B82Y15/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 金旭鵬;肖冰濱

1.一種氣動摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，包括氣動系統(tǒng)中的缸體、和活塞，以及摩擦發(fā)電部件，其中，

所述活塞設置在所述缸體內，相對于所述缸體可以滑動；

所述摩擦發(fā)電部件包括第一摩擦層和第二摩擦層，分別設置在所述活塞外側壁和所述缸體內側壁，所述第一摩擦層和第二摩擦層的上表面的材料存在摩擦電負性差異；所述活塞相對于所述缸體滑動時，帶動所述第一摩擦層和第二摩擦層相對滑動并且接觸面積發(fā)生變化，所述摩擦發(fā)電部件產生電信號。

2.根據權利要求1所述的發(fā)電機，其特征在于，所述第二摩擦層的形狀為沿所述缸體的軸線方向面積變化的結構。

3.根據權利要求2所述的發(fā)電機，其特征在于，所述第二摩擦層為單層結構，采用導體材料；所述第二摩擦層連接至大地，或者連接至其他導體。

4.根據權利要求2所述的發(fā)電機，其特征在于，所述第二摩擦層為多層復合結構，包括第二導電層與第二介質層的層疊結構，所述第二介質層為所述第二摩擦層的上表面，所述第二導電層連接至大地，或者連接至其他導體。

5.根據權利要求2所述的發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層為多層復合結構，包括第一導電層與第一介質層的層疊結構，第一介質層為所述第一摩擦層的上表面；

所述第二摩擦層為多層復合結構，包括第二導電層與第二介質層的層疊結構，所述第二介質層為所述第二摩擦層的上表面；

所述第一導電層和第二導電層分別連接至大地或者導體，或者第一導電層和第二導電層互相連接。

6.根據權利要求1-5任一項中所述的發(fā)電機，其特征在于，所述第二摩擦層為整體，或者為包括多個摩擦單元的圖形化結構。

7.根據權利要求6中所述的發(fā)電機，其特征在于，所述第二摩擦層包括多個摩擦單元，其中，

多個所述摩擦單元沿著所述缸體軸線方向依次排列；或者，多個所述摩擦單元沿著所述缸體軸線的垂直方向依次排列；

多個所述摩擦單元互相并聯(lián)在一起，或者互相獨立。

8.根據權利要求7中所述的發(fā)電機，其特征在于，所述第二摩擦層包括若干個等腰三角形結構的導體薄膜，均布于缸體內壁，三角形的底邊平行于左端蓋，三角形的高與缸體的長度一致。

9.根據權利要求8中所述的發(fā)電機，其特征在于，所述第一摩擦層為聚四氟乙烯薄膜，所述第二摩擦層為銅薄膜。

10.根據權利要求1所述的發(fā)電機，其特征在于，還包括左端蓋和右端蓋，所述左端蓋設置有第一進氣口，所述右端蓋設置有第二進氣口，所述右端蓋設置有通孔，所述活塞的活塞桿可以在所述通孔中滑動，帶動所述活塞在所述缸體內沿著左右方向滑動。

11.根據權利要求1所述的發(fā)電機，其特征在于，摩擦發(fā)電部件的第一摩擦層和活塞之間設置有彈性層。

12.根據權利要求11所述的發(fā)電機，其特征在于，所述彈性層為海綿膠。

13.根據權利要求1所述的發(fā)電機，其特征在于，所述缸體的內表面與所述第二摩擦層之間設置有絕緣層。

14.一種氣動系統(tǒng)中的傳感器，其特征在于，采用權利要求1-13任一項中所述的發(fā)電機。

15.氣動系統(tǒng)中活塞運動位置的傳感方法，其特征在于，采用權利要求14所述的傳感器，預先測定氣動系統(tǒng)中所述傳感器的輸出電壓與活塞運動位置的關系曲線，通過檢測獲得所述活塞在待測定運動位置時的輸出電壓數據，根據所述輸出電壓數據和所述關系曲線確定所述活塞的運動位置。