[實用新型]一種嵌套式旋轉摩擦發電裝置

有效

• 申請號: 201821705723.1
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN209001861U
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 路益嘉;劉源;程嘉;季林紅
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;B32B29/00;B32B15/12;B32B15/088;B32B15/20;B32B15/04;B32B1/08;B32B27/06;B32B27/32;B32B27/28;B32B27/36
• 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嵌套式旋轉摩擦發電裝置，屬于摩擦發電裝置技術領域。該裝置采用以外定子?轉子?內定子形式布設的嵌套結構，轉子在外定子和內定子圍合而成的空間內做周期性的旋轉運動。本裝置充分利用了有限的三維空間，在轉子內部嵌套一個新的定子，在原有轉子外表面跟外殼定子之間的摩擦面積基礎上，增加了轉子內表面跟內定子之間的摩擦面積，從而提升摩擦產生的電荷量；且該裝置結構緊湊，相比原有裝置并沒有增加新的額外的體積占用，便攜性好。

技術領域

本實用新型屬于發電技術領域，涉及一種摩擦發電裝置，尤其是提供了一種包含嵌套結構的摩擦發電裝置

背景技術

全球能源需求的增加促使人們加大了對新能源和能量采集的研究；能量采集是現在的一個研究熱點，通過各種裝置，從自然界中采集能量。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，主要利用摩擦起電和靜電效應。目前的納米摩擦發電機已經在很多方面應用，比如柔性可穿戴服裝、信號檢測、藍色能源等。相對而言，目前的電能是通過交流電動機發出來的，對頻率的要求較高，比如國內目前使用的50Hz交流電。而摩擦發電機能夠在各種頻率下產生各種大小的電壓和電流，特別是滿足要求功率不高的用電器的要求。

摩擦發電機的應用領域越來越廣，產生了一個新的需求，即在摩擦材料一定和空間有限的條件下，如何增加發電機轉移的飽和電荷量。

飽和轉移電荷量跟摩擦材料自身的屬性和摩擦面積是相關的，在摩擦材料一定的情況下，為了轉移更多的電荷，只能考慮增加摩擦接觸面積。

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圓柱結構，定子和轉子相對滑動摩擦的圓柱側面為摩擦面。轉子為實心結構，其摩擦接觸面積是圓柱轉子的側表面積2rlπ，其中r為轉子半徑，l為圓柱長度，π為圓周率常數。在圓柱長度一定時，增加摩擦面積的方法是將轉子半徑增加，其側表面積會相應增加。在裝置結構允許的情況下，轉子半徑能達到的最大半徑對應該裝置的最大摩擦面積。在這種情況下要進一步提升摩擦面積，需要對裝置結構進行特別的調整。

實用新型內容

為了更有效的利用體積一定的三維空間，提升單位空間產生的電荷量，本實用新型提供了一種嵌套式摩擦發電裝置，通過嵌套式結構設計充分利用內部空間，增大單位體積內的摩擦面積，進而提升摩擦產生的電荷量。

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嵌套式旋轉摩擦發電裝置，其特征在于，采用以外定子-轉子-內定子形式布設的嵌套結構，所述轉子在外定子和內定子圍合而成的空間內做周期性的旋轉運動。

進一步地，該嵌套式旋轉摩擦發電裝置包括左端蓋和右端蓋，以及由外至內依次設置的外殼定子、轉子和內定子；所述外殼定子由外殼定子上蓋和外殼定子下蓋圍合而成，所述轉子由轉子上蓋和轉子下蓋圍合而成；所述轉子在所述外殼定子、內定子、左端蓋和右端蓋形成的封閉圓環柱狀空間內做周期性的旋轉運動；所述轉子右端伸出右端蓋形成的旋轉軸與外部的動力軸通過連軸器連接；所述內定子的左端穿過所述左端蓋用于約束該內定子的旋轉自由度，且所述內定子和外殼定子之間通過左端蓋保持靜止；

所述外殼定子上蓋和外殼定子下蓋的結構相同且對稱設置，均分別通過在外殼定子本體的內表面從外至內依次粘貼第一電極層和第一A摩擦材料層組成；各第一電極層均分別包括N片第一電極，N＝1～18，且外殼定子上蓋和外殼定子下蓋內的所有電極呈圓周均布；各第一A摩擦材料層均分別覆蓋相應的第一電極層；或者將各第一A摩擦材料層拆分為與相應第一電極層中第一電極片數相同的多個第一A摩擦材料子層，且各第一A摩擦材料子層分別覆蓋相應的第一電極；外殼定子上蓋和下蓋中相對應的第一電極分別通過導線連接；