[发明专利]基于驻极体的纳米发电机

说明书

技术领域

本发明涉及纳米发电领域，具体地，涉及一种基于驻极体的纳米发电机。

背景技术

煤、石油和天然气等传统的化石能源对环境的污染越来越严重，随着人们环保意识的不断增强，利用清洁无污染的能源具有重要的意义。在众多可收集的能量中，机械能由于其大量、无处不在的特性已经成为能量收集的一种理想来源。目前已有的收集旋转产生的机械能的纳米发电机为摩擦纳米发电机或摩擦-磁电复合纳米发电机。然而，这两种摩擦发电机虽然具有较高的输出性能，但是寿命较短、摩擦材料容易磨损且结构相对复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于驻极体的纳米发电机，以解决上述现有技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于驻极体的纳米发电机，该纳米发电机包括相互间隔且同轴设置的转子和定子，其中，所述转子包括驻极体材料层，所述定子包括插齿电极，所述转子在旋转运动的带动下旋转时，所述插齿电极上感应产生与所述驻极体材料层上所带电荷电性相反的电荷，并经由所述插齿电极的输出端输出电信号。

通过上述技术方案，本发明的基于驻极体的纳米发电机可以设置相互间隔且同轴设置的包括驻极体材料层的转子和包括插齿电极的定子，这样当所述转子在旋转运动的带动下旋转时，所述插齿电极上可以感应产生与所述驻极体材料层上所带的电荷电性相反的电荷，并经由所述插齿电极的输出端输出电信号。由此，旋转机械能可以被转化为电能输出，从而实现旋转机械能的有效收集。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明一种实施方式的基于驻极体的纳米发电机的结构示意图；

图2是根据本发明一种实施方式的基于驻极体的纳米发电机的输出电压信号示意图；

图3是根据本发明一种实施方式的基于驻极体的纳米发电机的输出电流信号示意图；

图4是根据本发明一种实施方式的基于驻极体的纳米发电机的输出功率信号示意图；

图5是根据本发明一种实施方式的基于驻极体的纳米发电机在不同的转速下为电容器充电的示意图；以及

图6是根据本发明一种实施方式的基于驻极体的纳米发电机的稳定性测试示意图。

附图标记说明

1 转子支撑件2驻极体材料层3 保护层

4 插齿电极5基体6 定子支撑件

10转子20 定子100 基于驻极体的纳米发电机

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是根据本发明一种实施方式的基于驻极体的纳米发电机的结构示意图。

如图1所示，本发明一种实施方式通过的基于驻极体的纳米发电机100包括相互间隔且同轴设置的转子10和定子20(也就是，所述转子10和定子20之间互不接触，构成非接触式结构)，其中：

所述转子10包括驻极体材料层2，所述定子20包括插齿电极4，所述转子在旋转运动的带动下旋转时，所述插齿电极4上感应产生与所述驻极体材料层2上所带电荷电性相反的电荷，并经由所述插齿电极4的输出端输出电信号。

通过上述技术方案，本发明的基于驻极体的纳米发电机可以设置相互间隔且同轴设置的包括驻极体材料层的转子和包括插齿电极的定子，这样当所述转子在旋转运动的带动下旋转时，利用静电感应效应所述插齿电极上可以感应产生与所述驻极体材料层上所带的电荷电性相反的电荷，并经由所述插齿电极的输出端输出电信号。由此，旋转机械能可以被转化为电能输出，从而实现旋转机械能的有效收集。

并且，本发明的基于驻极体的纳米发电机结构简单、制作简便，因此还具有成本较低的优点。

举例来讲，由于转子10与定子20位于同轴位置且二者之间保持一定距离，所以当旋转的机械能带动转子10旋转时，插齿电极4上就可以感应出与驻极体材料层2所带电荷电性相反的电荷，并且通过该插齿电极4的输出端可以向外输出周期性变化的正弦波形交流电信号，从而有效地将旋转的机械能转化为电能。

其中，所述转子10和所述定子20之间的间隔/距离范围可以为0.05-5mm。

如图1所示，其中所述转子10和定子20的形状可以均为圆盘状。相应地，所述转子10和定子20各自分别包括的组件可以为圆盘状。