[發(fā)明專利]一種電機(jī)內(nèi)置式柱狀摩擦發(fā)電裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811050831.4
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN109067236B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路益嘉;劉源;程嘉;季林紅;李永健
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N1/04
• 分類號(hào): H02N1/04
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發(fā)明提出的一種電機(jī)內(nèi)置式柱狀摩擦發(fā)電裝置，屬于發(fā)電裝置技術(shù)領(lǐng)域。包括由左端蓋、外筒上蓋、外筒下蓋和右端蓋圍合而成的外筒，以及位于該外筒內(nèi)部的外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)和圓柱狀內(nèi)筒；外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的定子與左端蓋固定連接，外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子跟內(nèi)筒左端固定連接，在外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子的帶動(dòng)下，內(nèi)筒在外筒內(nèi)做周期性旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；內(nèi)筒包括內(nèi)筒本體和粘貼于該內(nèi)筒本體外表面的第一摩擦層；外筒上蓋和外筒下蓋結(jié)構(gòu)相同，均分別包括外筒蓋本體，以及在該外筒蓋本體內(nèi)側(cè)依次粘貼的電極層和第二摩擦層。本發(fā)明將旋轉(zhuǎn)電機(jī)放置在柱狀摩擦發(fā)電裝置內(nèi)，便攜性好。電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子分別跟外筒和內(nèi)筒固定，避免了連軸器連接，結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)電裝置技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種柱狀摩擦發(fā)電裝置，特別是提供了一種電機(jī)內(nèi)置式柱狀摩擦發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

能量采集是目前世界的一個(gè)研究熱點(diǎn)，通過各種裝置，從自然界中采集和存儲(chǔ)能量。美國佐治亞理工學(xué)院的王中林教授課題組開創(chuàng)的納米摩擦發(fā)電機(jī)是其中非常熱門的一種，通過摩擦起電和靜電效應(yīng)，將一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。目前納米摩擦發(fā)電機(jī)已經(jīng)在很多方面得到應(yīng)用，比如柔性可穿戴服裝、信號(hào)檢測、藍(lán)色能源等。摩擦發(fā)電機(jī)能夠在多種頻率下產(chǎn)生電壓和電流，特別是滿足功率需求不高的用電器使用。

旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是最常見的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)具有周期性，容易實(shí)現(xiàn)，因此多種形式的旋轉(zhuǎn)摩擦發(fā)電機(jī)被發(fā)明出來，如：

中國專利公開號(hào)CN101527528A，公開日是2009年9月9日，發(fā)明專利名稱為旋轉(zhuǎn)摩擦發(fā)電機(jī)，該專利提出的一種旋轉(zhuǎn)摩擦發(fā)電機(jī)為三維柱狀，通過定子和轉(zhuǎn)子上的不同絕緣材料進(jìn)行軸向的圓周面旋轉(zhuǎn)摩擦產(chǎn)生電荷。

中國專利公開號(hào)CN103780136A，公開日是2014年5月7日，發(fā)明專利名稱為輸出恒定電流的旋轉(zhuǎn)摩擦發(fā)電機(jī)，該專利提出的旋轉(zhuǎn)摩擦發(fā)電機(jī)是雙層平面結(jié)構(gòu)，兩個(gè)摩擦層相對摩擦產(chǎn)生電荷，未摩擦的面上設(shè)置有電極。

中國專利公開號(hào)CN103825489A，公開日是2014年5月28日，發(fā)明專利名稱為旋轉(zhuǎn)摩擦發(fā)電機(jī)、穩(wěn)壓輸出電路和供電裝置，該專利中提出的旋轉(zhuǎn)摩擦發(fā)電機(jī)，上方是平面摩擦層，下方是平面交錯(cuò)電極層，通過摩擦層跟電極層的徑向平面旋轉(zhuǎn)摩擦產(chǎn)生電荷。

以上三個(gè)專利圍繞旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)展開敘述，但沒有考慮外部動(dòng)力輸入裝置的集成方式。旋轉(zhuǎn)式摩擦發(fā)電裝置由于機(jī)械旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)具有周期性，是一種發(fā)電信號(hào)比較穩(wěn)定的裝置，然而以上發(fā)電裝置一般要有外部動(dòng)力輸入，比如手搖，水力沖擊或者電機(jī)。手搖的快慢和水流的大小都會(huì)影響輸出信號(hào)的波動(dòng)，為了獲得穩(wěn)定的電信號(hào)，使用定速裝置是一種優(yōu)先選擇。典型的定速裝置是定速電機(jī)，而常用的電機(jī)是外置的，電機(jī)軸直接作為以上裝置的旋轉(zhuǎn)軸或者通過連軸器將電機(jī)軸同以上裝置旋轉(zhuǎn)軸連接起來，外置電機(jī)和連軸器要占用額外的空間體積，而且連軸器的使用也給動(dòng)力傳遞帶來了一定的不穩(wěn)定性。電機(jī)跟發(fā)電裝置的一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是裝置實(shí)現(xiàn)小型化和增加便攜性的過程中一個(gè)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)跟發(fā)電裝置的一體化設(shè)計(jì)，改善整體裝置的便攜性，本發(fā)明提出了一種電機(jī)內(nèi)置式柱狀摩擦發(fā)電裝置，該裝置將電機(jī)跟發(fā)電結(jié)構(gòu)集成設(shè)計(jì)，將電機(jī)內(nèi)置到發(fā)電裝置中。通過將裝置的定子和轉(zhuǎn)子分別同電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子固聯(lián)，避免了連軸器額外固定的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提出的一種電機(jī)內(nèi)置式柱狀摩擦發(fā)電裝置，其特征在于，包括由左端蓋、外筒上蓋、外筒下蓋和右端蓋圍合而成且內(nèi)部具有圓柱狀空間的外筒，以及位于該外筒內(nèi)部的外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)和圓柱狀內(nèi)筒；

所述外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的定子與所述左端蓋固定連接，所述外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子跟所述內(nèi)筒左端固定連接，在外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子的帶動(dòng)下，所述內(nèi)筒在所述外筒內(nèi)部做周期性旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

所述內(nèi)筒包括內(nèi)筒本體和粘貼于所述內(nèi)筒本體外表面的第一摩擦層，該第一摩擦層由N個(gè)第一摩擦子層構(gòu)成，N＝1～18；