[发明专利]一种具有重力势能储蓄功能的旋转式摩擦纳米发电机

权利要求书

1.一种具有重力势能储蓄功能的旋转式摩擦纳米发电机，其特征在于：包括同轴设置的外圆筒（1）和内圆筒（2），外圆筒（1）和内圆筒（2）通过中心轴杆（3）连接；所述中心轴杆（3）与内圆筒（2）固定连接；所述中心轴杆（3）的一端通过第一单向轴承（4）与外圆筒（1）连接，所述中心轴杆（3）的另一端与外圆筒（1）转动连接；其中：

所述中心轴杆（3）的一侧设置有第一质量块（5），所述第一质量块（5）通过第二单向轴承（6）与中心轴杆（3）连接；所述第二单向轴承（6）与第一单向轴承（4）安装完成后其能够自由转动的方向相反；

所述外圆筒（1）的内表面固定有电极阵列（7）和至少一个柔性叶片（8）；所述电极阵列（7）包括若干个电极单元；所述柔性叶片（8）的一端远离外圆筒的内表面并与内圆筒的外表面弹性接触；

所述内圆筒（2）的内部一侧固定有第二质量块（9），所述内圆筒（2）的外表面固定有片状薄膜阵列（10），所述片状薄膜阵列（10）与电极阵列（7）之间不互相接触；所述片状薄膜阵列（10）包括若干个交替间隔设置的第一摩擦单元（101）和第二摩擦单元（102），所述第一摩擦单元（101）和第二摩擦单元（102）具有不同的得失电子能力；其中：所有与第一摩擦单元（101）相对应的电极单元串联形成第一电极，所有与第二摩擦单元（102）相对应的电极单元串联形成第二电极；在内圆筒（2）相对于外圆筒（1）转动过程中，柔性叶片（8）与片状薄膜阵列（10）发生摩擦产生电荷转移，同时片状薄膜阵列（10）与电极阵列（7）之间发生静电感应，从而通过第一电极和第二电极向外电路输出电信号。

2.根据权利要求1所述的旋转式摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第二单向轴承（6）的外圈一侧固定连接有扇形板（100），所述第一质量块（5）通过扇形板（100）与第二单向轴承（6）固定连接。

3.根据权利要求2所述的旋转式摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一质量块（5）的重心位于内圆筒（2）任一素线中点与内圆筒轴线中点的连线上。

4.根据权利要求1-3任一项所述的旋转式摩擦纳米发电机，其特征在于：所述电极单元的数量为偶数，所述电极单元的数量小于或等于第一摩擦单元（101）和第二摩擦单元（102）的总数量。

5.根据权利要求4所述的旋转式摩擦纳米发电机，其特征在于：所述外圆筒（1）包括外筒体（11），以及对称固定在外筒体（11）两端的第一外圆筒盖板（12）和第二外圆筒盖板（13）；所述第一单向轴承（4）固定在第一外圆筒盖板（12）的中部，所述第一外圆筒盖板（12）通过第一单向轴承（4）与中心轴杆（3）连接；所述第二外圆筒盖板（13）的中部固定有双向轴承（200），所述第二外圆筒盖板（13）通过双向轴承（200）与中心轴杆（3）转动连接。

6.根据权利要求4所述的旋转式摩擦纳米发电机，其特征在于：所述内圆筒（2）包括内筒体（21）以及对称固定在内筒体（21）两端的两个内圆筒盖板（22）；所述内圆筒盖板（22）的中部开设有安装孔（23），所述安装孔（23）的孔径与中心轴杆（3）的直径相适配，所述中心轴杆（3）通过安装孔（23）与内圆筒盖板（22）固定连接。

7.根据权利要求1所述的旋转式摩擦纳米发电机，其特征在于：所述柔性叶片（8）由绝缘薄膜材料制成，柔性叶片（8）的得电子能力小于或等于第一摩擦单元（101），且大于第二摩擦单元（102）。

8.根据权利要求1所述的旋转式摩擦纳米发电机，其特征在于：所述电极单元由金属导电材料制成，所述外圆筒（1）与电极单元之间绝缘。

9.根据权利要求1所述的旋转式摩擦纳米发电机，其特征在于：所述第一摩擦单元（101）和第二摩擦单元（102）为两种不同材质的绝缘材料；所述内圆筒（2）与第一摩擦单元（101）、第二摩擦单元（102）之间绝缘。

10.根据权利要求1所述的旋转式摩擦纳米发电机，其特征在于：所述外圆筒（1）和内圆筒（2）由绝缘材料制作，或用金属制作并在表面贴绝缘层；所述中心轴杆（3）由亚克力、塑料或金属制作；所述第一质量块（5）和第二质量块（9）由金属制作。