[发明专利]机械压缩调控式摩擦纳米发电机

说明书

本发明涉及能量收集技术领域，公开了一种机械压缩调控式摩擦纳米发电机，包括能量传递装置、能量储存装置及发电装置；能量传递装置包括能量接收部及传动部，能量接收部在外部激励下可沿第一方向直线运动，传动部可随能量接收部直线运动；能量储存装置包括锁止部及沿第一方向布置的压力弹性件，压力弹性件能够在传动部驱动下被压缩，锁止部能够限制压力弹性件回弹而储存能量或解除限制而释放能量；发电装置包括能够在压力弹性件驱动下进行相对转动而摩擦发电的第一电极组和第二电极组。本发明的机械压缩调控式摩擦纳米发电机，减少了摩擦纳米发电机的整体能耗。

技术领域

本发明涉及能量收集技术领域，尤其涉及一种机械压缩调控式摩擦纳米发电机。

背景技术

持续消耗化石燃料正在进一步加剧全球能源危机，开发替代能源是解决这一问题的重要途径。从自然环境中收集随机运动能量是缓解当前能源危机的有效途径。

摩擦纳米发电机基于摩擦起电和静电感应原理，可将环境中的机械能转化为电能。摩擦纳米发电机具有高功率密度，高效率，低重量和低制造成本的优势，因此在能量收集领域受到了广泛的关注。

现阶段，摩擦纳米发电机在收集环境能量过程中为尽可能地获得较稳定的电学输出，多采用稳压电路对摩擦纳米发电机获取的随机、无规则的能量进行存储整理后输出，但由于电子元器件的引入大大增加了整个能量收集装置的能耗。如何获取自然界中广泛的、随机、无规则的能量，并转换为稳定的电学输出成为研究的热点问题。

发明内容

本发明实施例提供一种机械压缩调控式摩擦纳米发电机，以解决现有的摩擦纳米发电机引入电子元器件来整理电能以获得稳定的电学输出的方式存在的整体能耗大的问题。

本发明实施例提出了一种机械压缩调控式摩擦纳米发电机，包括能量传递装置、能量储存装置以及发电装置；能量传递装置包括能量接收部及传动部，能量接收部被布置为在外部激励作用下能够沿第一方向进行直线运动，传动部被布置为能够随能量接收部沿第一方向进行直线运动；能量储存装置包括锁止部及沿第一方向布置的压力弹性件，压力弹性件的第一端固定，压力弹性件的第二端在传动部的驱动下能够沿第一方向运动，压力弹性件以在传动部的驱动下沿第一方向被压缩，锁止部被配置为：具有第一状态和第二状态，在传动部的驱动下锁止部由第一状态变化为第二状态，当锁止部处于第一状态时，锁止部限制压力弹性件的第二端复位以限制压力弹性件回弹，使得压力弹性件被压缩而储存能量，当锁止部处于第二状态时，锁止部对压力弹性件第二端的限制解除，压力弹性件回弹而释放能量；发电装置包括与压力弹性件接合的第一电极组及与第一电极组相向设置的第二电极组，当压力弹性件回弹而释放能量时，压力弹性件驱动第一电极组相对于第二电极组转动，第一电极组与第二电极组摩擦发电。

根据本发明实施例的一个方面，能量接收部包括用于接收外部激励的接收组件，限制接收组件在外部激励作用下进行直线运动的限位组件，以及驱动接收组件在外部激励消失后进行复位的复位组件。

根据本发明实施例的一个方面，传动部包括传动棘齿及传动啮合齿，传动棘齿转动装配于能量接收部，传动啮合齿与压力弹性件接合，且传动棘齿被配置为：当能量接收部在外部激励作用下沿第一方向进行直线运动时，传动棘齿与传动啮合齿啮合而驱动压力弹性件的第二端沿第一方向运动，压力弹性件以沿第一方向被压缩，当能量接收部在外部激励消失后而复位时，传动棘齿转动而掠过传动啮合齿，压力弹性件的第二端不随能量接收部的运动而沿第一方向反向运动。

根据本发明实施例的一个方面，能量接收部包括限位壳体及依次设置于限位壳体内的主动推杆和复位弹簧，限位壳体用于限制主动推杆在外部激励作用下沿第一方向进行直线运动，复位弹簧用于驱动主动推杆在外部激励消失后复位。