[實用新型]一種電機內置式柱狀摩擦發電裝置

有效

• 申請號: 201821479993.5
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN208890681U
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 路益嘉;劉源;程嘉;季林紅;李永健
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本實用新型提出的一種電機內置式柱狀摩擦發電裝置，屬于發電裝置技術領域。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，以及位于該外筒內部的外轉子無刷電機和圓柱狀內筒；外轉子無刷電機的定子與左端蓋固定連接，外轉子無刷電機的轉子跟內筒左端固定連接，在外轉子無刷電機轉子的帶動下，內筒在外筒內做周期性旋轉運動；內筒包括內筒本體和粘貼于該內筒本體外表面的第一摩擦層；外筒上蓋和外筒下蓋結構相同，均分別包括外筒蓋本體，以及在該外筒蓋本體內側依次粘貼的電極層和第二摩擦層。本實用新型將旋轉電機放置在柱狀摩擦發電裝置內，便攜性好。電機的定子和轉子分別跟外筒和內筒固定，避免了連軸器連接，結構緊湊、穩定性好。

技術領域

本實用新型屬于發電裝置技術領域，涉及一種柱狀摩擦發電裝置，特別是提供了一種電機內置式柱狀摩擦發電裝置結構。

背景技術

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

旋轉運動是最常見的機械運動，運動具有周期性，容易實現，因此多種形式的旋轉摩擦發電機被發明出來，如：

中國專利公開號CN101527528A，公開日是2009年9月9日，發明專利名稱為旋轉摩擦發電機，該專利提出的一種旋轉摩擦發電機為三維柱狀，通過定子和轉子上的不同絕緣材料進行軸向的圓周面旋轉摩擦產生電荷。

中國專利公開號CN103780136A，公開日是2014年5月7日，發明專利名稱為輸出恒定電流的旋轉摩擦發電機，該專利提出的旋轉摩擦發電機是雙層平面結構，兩個摩擦層相對摩擦產生電荷，未摩擦的面上設置有電極。

中國專利公開號CN103825489A，公開日是2014年5月28日，發明專利名稱為旋轉摩擦發電機、穩壓輸出電路和供電裝置，該專利中提出的旋轉摩擦發電機，上方是平面摩擦層，下方是平面交錯電極層，通過摩擦層跟電極層的徑向平面旋轉摩擦產生電荷。

以上三個專利圍繞旋轉發電裝置結構設計展開敘述，但沒有考慮外部動力輸入裝置的集成方式。旋轉式摩擦發電裝置由于機械旋轉運動具有周期性，是一種發電信號比較穩定的裝置，然而以上發電裝置一般要有外部動力輸入，比如手搖，水力沖擊或者電機。手搖的快慢和水流的大小都會影響輸出信號的波動，為了獲得穩定的電信號，使用定速裝置是一種優先選擇。典型的定速裝置是定速電機，而常用的電機是外置的，電機軸直接作為以上裝置的旋轉軸或者通過連軸器將電機軸同以上裝置旋轉軸連接起來，外置電機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力傳遞帶來了一定的不穩定性。電機跟發電裝置的一體化結構設計是裝置實現小型化和增加便攜性的過程中一個亟待解決的問題。

實用新型內容

為了實現旋轉電機跟發電裝置的一體化設計，改善整體裝置的便攜性，本實用新型提出了一種電機內置式柱狀摩擦發電裝置，該裝置將電機跟發電結構集成設計，將電機內置到發電裝置中。通過將裝置的定子和轉子分別同電機的定子和轉子固聯，避免了連軸器額外固定的問題。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

本實用新型提出的一種電機內置式柱狀摩擦發電裝置，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部具有圓柱狀空間的外筒，以及位于該外筒內部的外轉子無刷電機和圓柱狀內筒；

所述外轉子無刷電機的定子與所述左端蓋固定連接，所述外轉子無刷電機的轉子跟所述內筒左端固定連接，在外轉子無刷電機轉子的帶動下，所述內筒在所述外筒內部做周期性旋轉運動；

所述內筒包括內筒本體和粘貼于所述內筒本體外表面的第一摩擦層，該第一摩擦層由N個第一摩擦子層構成，N＝1～18；