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专利摘要

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。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN201910822759.0
申请日期:
2019-09-02
专利申请人:
西南交通大学
分类号:
H02N1/04 ; H02N2/18
发明/设计人:
雷宇，王战江
权利要求: 1.一种复合型摩擦发电机，其特征在于，包括：内转动基体、外转动基体、摩擦起电部分和压电部分，所述内转动基体外侧设有第一绝缘层，所述外转动基体内侧设有第二绝缘层，所述第一绝缘层或第二绝缘层连接有摩擦起电电极，所述内转动基体与外转动基体同轴心放置，所述内转动基体位于外转动基体内部且半径小于外转动基体，所述内转动部分与外转动部分之间具有间隙且放置转动体，所述转动体使得内转动部分与外转动部分过盈配合且形成类似轴承的结构，所述压电部分设置在外转动基体设置的凹槽内，所述压电部分由压电层、第一压电电极、第二压电电极以及第三绝缘层组成；内转动基体与外转动基体相对旋转时，摩擦起电部分与压电部分同时向外部输出电能，转动体与第一绝缘层、第二绝缘层滚动摩擦时，转动体与第一绝缘层、第二绝缘层会分别带上正负不同电荷；转动过程中转动体会相对于摩擦起电电极转动，使得摩擦起电电极内部产生与转动体中电荷符号相反的感应电荷，电荷会因转动体转动而在电极间移动，这样在相邻两摩擦起电电极间就会产生电流；所述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。2.根据权利要求1所述的一种复合型摩擦发电机，其特征在于，所述内转动基体为中部空心的圆环件，所述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。3.根据权利要求1所述的一种复合型摩擦发电机，其特征在于，所述第一绝缘层贴覆在内转动基体的环外侧表面，所述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。4.根据权利要求1所述的一种复合型摩擦发电机，其特征在于，所述外转动基体为中部空心的圆环件，所述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，凹槽的数量可以增加或减少，所述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。5.根据权利要求4所述的一种复合型摩擦发电机，其特征在于，所述摩擦起电电极置于外转动基体内侧或内转动基体外侧，所述摩擦起电电极采用金属导电材料。6.根据权利要求5所述的一种复合型摩擦发电机，其特征在于，所述压电部分置于外转动基体的凹槽中，压电部分的数量随凹槽数量对应，可增加或减少，所述第一压电电极与第二压电电极间夹着压电层，所述第一压电电极与第二压电电极采用金属导电材料，所述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。7.根据权利要求6所述的一种复合型摩擦发电机，其特征在于，所述第一压电电极贴覆于外转动基体的凹槽内侧，所述压电层和第二压电电极按顺序布置，所述第二压电电极紧贴第三绝缘层，所述摩擦起电电极置于外转动基体内侧时，所述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，所述摩擦起电电极置于内转动基体外侧时，所述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，所述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。8.根据权利要求7所述的一种复合型摩擦发电机，其特征在于，所述第二绝缘层贴覆在外转动基体的环内侧表面，第二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；当摩擦起电电极置于外转动基体内侧时，所述第二绝缘层紧贴着第三绝缘层与摩擦起电电极；当摩擦起电电极置于内转动基体外侧时，所述第二绝缘层贴着第三绝缘层和外转动基体内侧的凸出表面。9.根据权利要求8所述的一种复合型摩擦发电机，其特征在于，所述转动体置于第一绝缘层与第二绝缘层之间，转动体可以是球体或圆柱体，所述转动体数量设为单数，转动体表面加工有纹理，使表面更粗糙，摩擦所产生的电荷量更多，所述转动体的直径大于内转动基体与外转动基体之间的间隔，制作完成的内转动基体外侧表面为向中凹的弧面，外转动基体内侧表面为向中凹的弧面，使得转动体卡在两弧面间，转动体采用具有摩擦起电效应的高分子聚合物材料，高分子聚合物材料包括聚酰胺。10.根据权利要求9所述的一种复合型摩擦发电机，其特征在于，所述转动体、第一绝缘层、第二绝缘层与摩擦起电电极构成摩擦起电部分，内转动基体与外转动基体相对旋转时，摩擦起电部分与压电部分同时向外部输出电能。