[实用新型]一种三维环状摩擦发电装置

说明书

本实用新型涉及一种三维环状摩擦发电装置，属于发电技术领域。包括上盖板、N个旋转筒、动力输入轴、径向位置调节杆，旋转筒连接块和下盖板。动力输入轴插入上盖板和下盖板，旋转筒连接块固定在动力输入轴上，N个旋转筒为支撑结构，N个旋转筒围绕旋转筒连接块沿圆周均布，N个旋转筒通过径向位置调节杆与旋转筒连接块连接，动力输入轴将动力传递至旋转筒连接块，旋转筒连接块通过径向位置调节杆带动N个旋转筒在上盖板1和下盖板相互连接后形成的环状柱空间内沿圆周作周期性旋转运动。本实用新型装置，提升单位空间产生的电荷量，利用上径向摩擦平面和轴向圆周摩擦面，增加摩擦面积，进而提升摩擦产生的电荷量。而且本实用新型装置的结构紧凑，便携性好。

技术领域

本实用新型涉及一种三维环状摩擦发电装置，属于发电技术领域。

背景技术

全球能源需求的增加促使人们加大了对新能源和能量采集的研究；能量采集是现在的一个研究热点，通过各种装置，从自然界中采集能量。美国佐治亚理工学院的王中林教授课题组开创的纳米摩擦发电机是其中非常热门的一种，主要利用摩擦起电和静电效应。目前的纳米摩擦发电机已经在很多方面应用，比如柔性可穿戴服装、信号检测、蓝色能源等。相对而言，目前的电能是通过交流电动机发出来的，对频率的要求较高，比如国内目前使用的50Hz交流电。而摩擦发电机能够在各种频率下产生各种大小的电压和电流，特别是满足要求功率不高的用电器的要求。

摩擦发电机的应用场合越来越多，产生了一个新的问题，比如在摩擦层一定和空间有限的条件下，如何尽可能提升发电机产生的最大电荷量。

产生电荷本身是跟摩擦层的属性和摩擦面积相关的，在摩擦对材料一定的情况下，为了产生更多的电荷，只能要求摩擦的接触面积增加。

中国专利公开号CN101527528A，公开日是2009年9月9日，发明专利名称为旋转摩擦发电机，该专利提出的一种旋转摩擦发电机为三维柱状，通过定子和转子上的不同绝缘材料进行轴向的圆周面旋转摩擦产生电荷。该结构适合轴径比大的空间。在安置空间轴向受约束的条件下，其产生的最大电荷量受到约束。

中国专利公开号CN103780136A，公开日是2014年5月7日，发明专利名称为输出恒定电流的旋转摩擦发电机，该专利提出的旋转摩擦发电机是双层平面摩擦结构，上下两个摩擦层相对摩擦产生电荷，在两个摩擦层上都设置电极。中国专利公开号CN103825489A，公开日是2014年5月28日，发明专利名称为旋转摩擦发电机、稳压输出电路和供电装置，该专利中提出的旋转摩擦发电机，上方是平面摩擦层，下方是平面交错电极层，通过摩擦层跟电极层的径向平面旋转摩擦产生电荷。以上的平面结构适合轴径比(轴向尺寸跟径向尺寸之比)较小的空间。在安置空间径向受约束的条件下，其产生的最大电荷量受到约束。

在以上大轴径比和较小轴径比之间的安置空间，以上两种专利中的摩擦面积没有得到有效的利用。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种三维环状摩擦发电装置，对已有的三维柱状旋转摩擦发电机的结构进行改进，以更有效的利用介乎较小轴径比和大轴径比之间的安置空间，提升单位空间产生的电荷量，同时利用上径向摩擦平面和轴向圆周摩擦面，增加摩擦面积，进而提升摩擦产生的电荷量。

本实用新型提出的环状摩擦发电装置，包括上盖板、N个旋转筒、动力输入轴、径向位置调节杆，旋转筒连接块和下盖板；所述的动力输入轴插入上盖板和下盖板，所述的旋转筒连接块固定在动力输入轴上，所述的N个旋转筒为支撑结构，N的取值为2-36，N个旋转筒围绕旋转筒连接块沿圆周均布，N个旋转筒通过径向位置调节杆与旋转筒连接块连接，动力输入轴将动力传递至旋转筒连接块，旋转筒连接块通过径向位置调节杆带动N个旋转筒在上盖板和下盖板相互连接后形成的环状柱空间内沿圆周作周期性旋转运动。

上述环状摩擦发电装置中，所述的旋转筒包括旋转筒本体和第二摩擦层，第二摩擦层贴合在旋转筒的外表面。旋转筒的截面形状为圆形、矩形或方形。