[发明专利]旋转式纳米发电机

说明书

本发明实施例提供了一种旋转式纳米发电机，涉及发电技术领域，主要解决纳米发电机转动阻力大、发电效率低的技术问题；本发明的旋转式纳米发电机转包括子及套设在所述转子的外周的定子；所述定子包括周向均匀设置的多个第一摩擦电极；所述转子包括第二摩擦电极；其中，所述第二摩擦电极为柔性电极并与所述第一摩擦电极弹性接触。本发明实施例的旋转式纳米发电机阻力系数低，因此可以采集到微弱的旋转能量并高效的转化为电能，同时，当旋转能量较高时还能进一步提高摩擦时的能量转换效率以及对于高转速时的适应性。

技术领域

本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种旋转式纳米发电机。

背景技术

随着微电子和微机电系统(MEMS)技术的飞速发展，越来越多的微型传感器、执行器和MEMS器件被广泛地应用在无线传感网络、物联网、可穿戴电子设备等领域；这类器件虽然消耗能量较少，但是对功能元件的体积、成本及寿命等都提出了较高的要求。

传统的供电元件(电池和有线电源)已经无法满足上述需求，因此必须寻找一种新的供电方式。机械能(如振动能、旋转能)普遍存在与各种自然环境中，所以，能够采集自然环境中的机械能并转换为电能的能量采集装置正逐步受到学术界和产业界的广泛关注。

现有技术中，采用摩擦起电和静电感应的方式将机械能转化为电能的纳米发电机技术已得到迅速的发展，由于其具有制作简单、质量轻、输出电压高、能量转换效率高等优势，已经成为一种重要的机械能量采集及发电的方式。

目前，利用旋转能的摩擦纳米发电装置，一般包括两个刚性的摩擦层，两个刚性的摩擦层采用刚性接触并相对滑动的方式来产生电能，这种刚性接触一方面会不断加大材料的磨损程度，导致器件(发电装置)的能量转换效率越来越低；另一方面，这种刚性接触使得两个摩擦层之间存在很大的摩擦力，因此，无法采集环境中微弱的旋转能量，从而大大降低了该发电装置的适用范围及实用性。

发明内容

本发明提供了一种阻力系数低、适用范围广的旋转式纳米发电机。

一种旋转式纳米发电机，包括转子及套设在所述转子的外周的定子；

所述定子包括周向均匀设置的多个第一摩擦电极；

所述转子包括第二摩擦电极；

其中，所述第二摩擦电极为柔性电极并与所述第一摩擦电极弹性接触。

作为示例，所述定子包括偶数个所述第一摩擦电极；

其中，间隔设置的多个所述第一摩擦电极串联。

作为示例，所述第一摩擦电极构造为片状结构，所述第一摩擦电极的材质为铝或铜。

作为示例，所述转子包括多个所述第二摩擦电极；

其中，所述第二摩擦电极的数量为所述第一摩擦电极数量的一半。

作为示例，所述第二摩擦电极构造为片状结构，所述第二摩擦电极的材质为高分子聚合物。

作为示例，所述定子还包括周向均匀设置的多个永磁体；

所述转子还包括周向均匀设置的多个磁感应电极；

其中，永磁体与所述感应电极产生磁电感应以使所述磁感应电极产生电压。

作为示例，所述定子包括偶数个所述永磁体；

其中，多个所述永磁体的磁极朝向所述定子的中心设置，且相邻两个所述永磁体朝向所述定子的中心的极性相反。

作为示例，所述转子包括偶数个所述磁感应电极；

其中，所述磁感应电极的数量与所述永磁体的数量相同。

作为示例，所述磁感应电极构造为磁感应线圈。