[发明专利]一种基于双弹片触发开关的旋转脉冲式摩擦纳米发电机

说明书

本发明公开了一种基于双弹片触发开关的旋转脉冲式摩擦纳米发电机，包括定子部、转子部和输出端，定子部包括顶部圆形基底和摩擦层，转子部包括底部圆形基底、负电极、正电极，正电极上设有第一正开关，负电极第一负开关；底部基底外侧向外设有第二负开关和第二正开关，第二负开关位于第一正开关正下方并第一负开关相互导通，第二正开关位于第一正开关正下方并通过导电孔与第一正开关相互导通；输出端包括设置在转子部一侧的负输出端和正输出端，负输出端位于正输出端上方相邻的双开关上下交叉导通后连接电极，转子旋转过程中双开关同时触发输出端，形成闭合回路。本发明实现了双开关在旋转中的同时触发、单向电学输出和电学输出的最大化。

技术领域

本发明涉及摩擦纳米发电机，具体涉及到一种基于双弹片触发开关的旋转脉冲式摩擦纳米发电机。

背景技术

传统旋转式摩擦纳米发电机的运动状态相较于水平运动模式的摩擦纳米发电机，省去了加速度改变的过程，更具连贯性，其电学输出为交流且具有高电压、低电流、高内阻的特性。脉冲式摩擦纳米发电机中的开关只有在摩擦对完全接触和完全分离的状态下触发，将电学输出分为了能量存储和释放两个阶段，使内阻降低为零。但是，在旋转模式中实现开关的限位触发，制备出一种旋转脉冲式摩擦纳米发电机具有一定难度。目前，还没有一种双开关宽度和位置均可随时调控的旋转脉冲式摩擦纳米发电机。

发明内容

为了克服上述现有技术中的难点，本发明提供了一种基于双弹片触发开关的旋转脉冲式摩擦纳米发电机，通过纵向双开关的设计，不仅实现了开关的同时性、高精度、限位触发，而且增加了电路设计的多样性，实现了单向脉冲输出且输出能量最大化。

技术方案

一种基于双弹片触发开关的旋转脉冲式摩擦纳米发电机，包括定子部、转子部和输出端，所述定子部包括顶部圆形基底和摩擦层，所述摩擦层包括两个相互围绕所述顶部圆形基底圆心呈对称状附着于所述顶部圆形基底底部的扇形结构；所述转子部包括设置在所述摩擦层下方的负电极层、正电极层和底部圆形基底；所述负电极层包括两个负电极，所述正电极层包括两个正电极，所述负电极和正电极依次围绕所述底部圆形基底圆心交替排列并相互呈中心对称状固定于所述底部圆形基底上表面；每个所述正电极上表面外侧均向外固定设有相互导通的第一正开关，每个所述负电极上表面外侧均向外固定设有相互导通的第一负开关；所述底部基底外侧向外设有第二负开关和第二正开关，其中，所述第二负开关位于所述第一正开关正下方并通过相邻设置的导电孔与所述第一负开关相互导通，所述第二正开关位于所述第一正开关正下方并通过相邻设置的所述导电孔与所述第一正开关相互导通；所述输出端包括设置在所述转子部一侧的负输出端和正输出端，所述负输出端位于所述正输出端上方。

进一步的，所述负输出端与所述第一正开关和所述第一负开关位于同一水平面，当所述转子部转动时，所述负输出端能依次与所述第一正开关和所述第一负开关相接触。

进一步的，所述正输出端与所述第二正开关和所述第二负开关位于同一水平面，当所述转子部转动时，所述正输出端能依次与所述第二正开关和所述第二负开关相接触。

进一步的，所述负电极、正电极采用电路印刷法一步沉积。

优选的，所述第一正开关、所述第一负开关、所述第二正开关和所述第二负开关均为金属弹片。

进一步的，所述负电极和所述正电极均为围绕所述底部圆形基底圆心呈对称状分布固定的扇形结构。进一步的，所述扇形结构的弧长为所述底部圆形基底圆周长的四分之一。

优选的，所述第一正开关、所述第一负开关、所述第二正开关、所述第二负开关、所述负输出端、正输出端的固定一端均为水平的平板结构，其相接触一端均为竖直的竖板结构。

进一步的，所述第一正开关、所述第一负开关、所述负电极和所述正电极均处于同一水平面。

进一步的，所述第二负开关、所述第二正开关和所述底部基底均处于同一水平面。