[发明专利]一种复合型摩擦发电机

说明书

本发明公开一种复合型摩擦发电机，其外形类似于轴承，其包括内转动基体、外转动基体、转动体、摩擦起电电极、第一绝缘层、第二绝缘层、第一压电电极、第二压电电极、压电层和第三绝缘层，其中压电层、第一压电电极、第二压电电极和第三绝缘层组成压电部分，内转动基体与外转动基体同轴心放置，内转动基体位于外转动基体内部，半径小于外转动基体；内转动基体与外转动基体之间具有间隙且放置转动体，转动体使得内、外转动基体过盈配合，转动体与两侧绝缘层接触，其形成摩擦起电和挤压起电的结构；本发明结构简单，有效利用发电机的内置空间，将摩擦起电和压电起电结合起来，同时将产生电荷的两种方式复合，提高了能量转换效率，增加了电流的输出效率。

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，具体而言，涉及一种复合型摩擦发电机。

背景技术

能量收集技术一直以来都非常受人们的关注，目前能量收集装置被认为是可将环境中的能量如风能、光能、人的动作等转换为电能供人们使用的装置。

目前，研究者提出了各种各样的振动能量收集方式，主要包括电磁转换、静电转换、压电转换、磁致伸缩转换、磁电转换、摩擦发电等形式；而将其中几种相组合进行能量收集也是近来非常受关注的能量回收方式，复合型能量收集装置是结合了多种能量收集方式的装置，它通过这种组合的方式合理有效利用空间，可以提高能量收集效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合型摩擦发电机，其结构简单，有效利用发电机的内置空间，将摩擦起电和压电起电结合起来，同时将产生电荷的两种方式复合，提高了能量转换效率，增加了电流的输出效率。

本发明的实施例是这样实现的：

一种复合型摩擦发电机，其包括内转动基体、外转动基体、摩擦起电部分和压电部分，内转动基体外侧设有第一绝缘层，外转动基体内侧设有第二绝缘层，第一绝缘层或第二绝缘层连接有摩擦起电电极，内转动基体与外转动基体同轴心放置，内转动基体位于外转动基体内部且半径小于外转动基体，内转动部分与外转动部分之间具有间隙且放置转动体，转动体使得内转动部分与外转动部分过盈配合且形成轴承结构，压电部分设置在外转动基体设置的凹槽内，压电部分由压电层、第一压电电极、第二压电电极以及第三绝缘层组成；转动体与第一绝缘层、第二绝缘层接触时转动摩擦产生电荷，同时转动体与内转动基体、外转动基体通过过盈配合而挤压压电层产生电荷。

在本发明较佳的实施例中，上述内转动基体为中部空心的圆环件，内转动基体为力学刚性材料制成，力学刚性材料包括亚克力板、玻璃或陶瓷。

在本发明较佳的实施例中，上述第一绝缘层贴覆在内转动基体的环外侧表面，第一绝缘层采用高分子绝缘弹性材料，高分子绝缘弹性材料包括聚四氟乙烯或聚酰亚胺薄膜。

在本发明较佳的实施例中，上述外转动基体为中部空心的圆环件，外转动基体内侧设有凹槽，凹槽按圆周阵列模式间隔分布在外转动基体内侧，外转动基体采用力学刚性材料，力学刚性材料包括亚克力板、玻璃或陶瓷。

在本发明较佳的实施例中，上述摩擦起电电极置于外转动基体内侧或内转动基体外侧，摩擦起电电极采用金属导电材料。

在本发明较佳的实施例中，上述压电部分置于外转动基体的凹槽中，第一压电电极与第二压电电极间夹着压电层，第一压电电极与第二压电电极采用金属导电材料，压电层采用具有压电特性的材料，压电特性的材料包括钛酸钡BT、锆钛酸铅PZT、改性锆钛酸铅、偏铌酸铅、铌酸铅钡锂PBLN、改性钛酸铅PT等压电陶瓷或偏聚氟乙烯(PVDF)薄膜。

在本发明较佳的实施例中，上述第一压电电极贴覆于外转动基体的凹槽内侧，压电层和第二压电电极按顺序布置，第二压电电极紧贴第三绝缘层，摩擦起电电极置于外转动基体内侧时，压电部分填充外转动基体内侧的凹槽并与摩擦起电电极平齐，摩擦起电电极置于内转动基体外侧时，压电部分填充外转动基体内侧的凹槽并与和凹槽相间的凸出表面平齐，第三绝缘层采用高分子绝缘弹性材料，高分子绝缘弹性材料包括聚四氟乙烯或聚酰亚胺薄膜。