[發(fā)明專利]摩擦發(fā)電性能提升裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210097674.2
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114465519A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程嘉;楊澤;季林紅;楊義勇;李博;沈君瑤
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王萌

1.一種摩擦發(fā)電性能提升裝置，其特征在于，包括：

動力輸入單元，用于提供周向動力輸入和軸向動力輸入，所述周向動力輸入的速度高于所述軸向動力輸入的速度；和

電能產(chǎn)生單元，包括第一摩擦納米發(fā)電機(jī)、第二摩擦納米發(fā)電機(jī)、電路管理模塊和緩存電容器，所述第一摩擦納米發(fā)電機(jī)采用獨(dú)立摩擦層式摩擦納米發(fā)電機(jī)，所述第二摩擦納米發(fā)電機(jī)采用接觸分離式摩擦納米發(fā)電機(jī)，所述第一摩擦納米發(fā)電機(jī)套設(shè)在中心轉(zhuǎn)動軸上，所述第二摩擦納米發(fā)電機(jī)通過花鍵機(jī)構(gòu)套設(shè)在所述中心轉(zhuǎn)動軸上；所述周向動力輸入通過驅(qū)動所述中心轉(zhuǎn)動軸使所述第一摩擦納米發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流電流，通過所述電路管理模塊將所述第一摩擦納米發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電流進(jìn)行整流后轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏?，輸送至串?lián)連接的所述第二摩擦納米發(fā)電機(jī)和所述緩存電容器，以提高所述第二摩擦納米發(fā)電機(jī)和所述緩存電容中的電荷量；所述軸向動力輸入通過所述花鍵機(jī)構(gòu)使所述第二摩擦納米發(fā)電機(jī)的定子和動子間產(chǎn)生間歇性地開合運(yùn)動，使得電荷在所述第二摩擦納米發(fā)電機(jī)與所述緩存電容器之間來回流動，形成對外輸出的電能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦發(fā)電性能提升裝置，其特征在于，所述第一摩擦納米發(fā)電機(jī)包括沿所述中心轉(zhuǎn)動軸的軸向依次設(shè)置的轉(zhuǎn)子、支撐框、定子和支撐板以及連接于所述支撐框、所述定子和所述支撐板之間的第一滑桿，所述第一滑桿上設(shè)有第一彈簧，所述轉(zhuǎn)子上設(shè)有扇葉形的第一摩擦層，在所述定子面向所述轉(zhuǎn)子的一側(cè)疊設(shè)有導(dǎo)電電極和第二摩擦層，且所述第二摩擦層將所述導(dǎo)電電極完全覆蓋，所述轉(zhuǎn)子隨所述中心轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的過程中，所述第一摩擦層在所述第二摩擦層上旋轉(zhuǎn)滑動。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的摩擦發(fā)電性能提升裝置，其特征在于，所述第二摩擦納米發(fā)電機(jī)設(shè)置在所述第一摩擦納米發(fā)電機(jī)的所述定子與所述支撐板之間；所述第二摩擦納米發(fā)電機(jī)包括沿所述中心轉(zhuǎn)動軸的軸向相對設(shè)置的第一基板和第二基板，在所述第一基板面向所述第二基板的一側(cè)貼設(shè)有第一導(dǎo)電板，在所述第二基板面向所述第一基板的一側(cè)疊設(shè)有緩沖墊和第二導(dǎo)電板，所述第一基板和所述第一導(dǎo)電板共同作為所述第二摩擦納米發(fā)電機(jī)的動子，所述第二基板、所述緩沖墊和所述第二導(dǎo)電板共同作為所述第二摩擦納米發(fā)電機(jī)的定子，所述第一基板、所述第一導(dǎo)電板、所述第二導(dǎo)電板、所述緩沖墊和所述第二基板均通過第二滑桿與所述支撐板連接，位于所述第一基板與所述第一摩擦納米發(fā)電機(jī)的定子之間的所述第二滑桿上設(shè)有第二彈簧。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的摩擦發(fā)電性能提升裝置，其特征在于，所述第一導(dǎo)電板和所述第二導(dǎo)電板的外周面為光滑的曲面形狀。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的摩擦發(fā)電性能提升裝置，其特征在于，所述花鍵機(jī)構(gòu)包括固定在所述第一摩擦納米發(fā)電機(jī)的定子上面向所述第一基板一側(cè)的凸輪基，固定在所述第一基板上面向所述第二基板一側(cè)的花鍵凸輪，固定在所述中心轉(zhuǎn)動軸上用于推動所述花鍵凸輪面向所述第一摩擦納米發(fā)電機(jī)的定子水平移動的頂針，以及穿過所述第二基板和所述支撐板的第二凸輪頭，所述第二凸輪頭與所述凸輪基之間通過卡扣緊密連接，所述軸向動力輸入通過與所述第二凸輪頭相匹配的第一凸輪頭傳入所述花鍵機(jī)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的摩擦發(fā)電性能提升裝置，其特征在于，所述軸向動力輸入包括支座、所述第一凸輪頭、軸承和復(fù)合軸承，所述第一凸輪頭通過所述軸承支撐于所述支座上，所述復(fù)合軸承位于所述第一凸輪頭內(nèi)周；所述復(fù)合軸承包括由內(nèi)至外依次套接的內(nèi)層、中間層和外層，相鄰層之間均分別設(shè)有滾珠，所述內(nèi)層固定套設(shè)在所述中心轉(zhuǎn)動軸上，所述外層位于所述第一凸輪頭內(nèi)周，且所述外層與所述第一凸輪頭間過盈配合。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦發(fā)電性能提升裝置，其特征在于，所述電路管理模塊包括由若干第一二極管和第一電容交替連接組成的倍壓整流電路。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的摩擦發(fā)電性能提升裝置，其特征在于，所述電能產(chǎn)生單元還包括功率輸出電路，所述功率輸出電路包括通過轉(zhuǎn)換開關(guān)并聯(lián)在所述第二摩擦納米發(fā)電機(jī)和所述緩存電容器的兩端與所述負(fù)載之間的第一電流調(diào)節(jié)支路、第二電流調(diào)節(jié)支路和第三電流調(diào)節(jié)支路；所述第一電流調(diào)節(jié)支路包括串聯(lián)連接的第一放電管和第一全橋整流電路，所述第一放電管兩端并聯(lián)有第一開關(guān)，所述第二電流調(diào)節(jié)支路包括串聯(lián)連接的第二放電管和第二全橋整流電路，所述第二放電管兩端并聯(lián)有第二開關(guān)，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)的開合狀態(tài)相同；所述第三電流調(diào)節(jié)支路包括串聯(lián)連接的第二二極管和第二電容；所述轉(zhuǎn)換開關(guān)具有第一觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)，當(dāng)接通所述第一觸點(diǎn)時(shí)，所述第一電流調(diào)節(jié)支路和所述第二電流調(diào)節(jié)支路與所述負(fù)載接通、所述第三電流調(diào)節(jié)支路與所述負(fù)載斷開，當(dāng)接通所述第二觸點(diǎn)時(shí)，所述第一電流調(diào)節(jié)支路、所述第二電流調(diào)節(jié)支路和所述第三電流調(diào)節(jié)支路均與所述負(fù)載接通。