一種基于納米摩擦發(fā)電的振動(dòng)能量發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及能量轉(zhuǎn)化領(lǐng)域，具體涉及一種基于納米摩擦發(fā)電的振動(dòng)能量發(fā)電裝置，其采用雙層磁彈簧結(jié)構(gòu)，在受到振動(dòng)激勵(lì)時(shí)，中間磁鐵由于慣性會(huì)與上下磁鐵接觸，磁鐵表面的導(dǎo)電金屬材料層和電負(fù)性材料層之間不斷接近又遠(yuǎn)離，導(dǎo)電金屬材料層上感應(yīng)出的不同的電荷量和電荷密度，使得電荷在兩個(gè)電極之間不斷傳遞，產(chǎn)生電流。重復(fù)上述過即可持續(xù)發(fā)電。本實(shí)用新型可以直接采集環(huán)境中的振動(dòng)能量，電能輸出穩(wěn)定，造價(jià)低廉，適合大規(guī)模推廣使用。
【專利說明】—種基于納米摩擦發(fā)電的振動(dòng)能量發(fā)電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及能量轉(zhuǎn)化領(lǐng)域，特別涉及一種將振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，屬于自動(dòng)發(fā)電設(shè)備制造【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，具有多種功能和高度集成化的微型電子器件的應(yīng)用日益廣泛，然而，與之匹配的供電元件的研究卻相對(duì)滯后。一般說來，微型電子器件的電源都是直接或者間接來自于電池。一方面，電池具有體積大、質(zhì)量重、對(duì)環(huán)境或人體有害等缺點(diǎn)；另一方面，在微型電子器件所應(yīng)用的環(huán)境中，振動(dòng)能量幾乎無處不在卻無法進(jìn)行有效的回收。因此，開發(fā)出能將振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置以取代電池作為微型電子器件的供電元件，具有極其重要的意義。
[0003]傳統(tǒng)的能將機(jī)械能有效地轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機(jī)均是以電磁感應(yīng)為原理的，將水流、氣流、核能通過水輪機(jī)、汽輪機(jī)等動(dòng)力機(jī)械轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再傳給發(fā)電機(jī)由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。這些傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)都需要相對(duì)集中、大強(qiáng)度的能量輸入，而由于微型電子器件所應(yīng)用的環(huán)境產(chǎn)生的是強(qiáng)度較小的動(dòng)能，無法利用這些發(fā)電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化；同時(shí)，這些傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的體積較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法作為微型電子器件的供電元件使用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型提供一種基于納米摩擦發(fā)電的振動(dòng)能量發(fā)電裝置，該裝置可以有效地將環(huán)境中產(chǎn)生的施加在該裝置上的振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。本實(shí)用新型技術(shù)方案如下:
[0005]所述振動(dòng)能量發(fā)電裝置采用雙層磁彈簧結(jié)構(gòu)，其中，
[0006]圓筒形的外殼內(nèi)具有上層的第一磁鐵、中層的第二磁鐵、下層的第三磁鐵；所述第一磁鐵和第三磁鐵與外殼固定連接，第二磁鐵能夠在外殼內(nèi)進(jìn)行上下方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；
[0007]第一磁鐵的下側(cè)面連接有柱狀的第一泡沫材料層，所述第一泡沫材料層的下側(cè)面覆蓋第一導(dǎo)電金屬材料層；
[0008]第二磁鐵的上下兩側(cè)分別連接有柱狀的第二泡沫材料層和第三泡沫材料層；所述第二泡沫材料層的上側(cè)面覆蓋有第二導(dǎo)電金屬材料層，且在所述第二導(dǎo)電金屬材料層的上側(cè)面覆蓋有第一電負(fù)性材料層；所述第三泡沫材料層的下側(cè)面覆蓋有第三導(dǎo)電金屬材料層，且在所述第三導(dǎo)電金屬材料層的下側(cè)面覆蓋有第二電負(fù)性材料層；
[0009]第三磁鐵的上側(cè)面連接有柱狀的第四泡沫材料層；所述第四泡沫材料層的上側(cè)面覆蓋第四導(dǎo)電金屬材料層；
[0010]所述第一導(dǎo)電金屬材料層與第一電負(fù)性材料層之間具有第一間隙，第二電負(fù)性材料層與第四導(dǎo)電金屬材料層之間，具有第二間隙；
[0011]所述磁鐵、泡沫材料層、導(dǎo)電金屬材料層和電負(fù)性材料層的直徑與圓筒形外殼的內(nèi)徑相匹配。
[0012]優(yōu)選地，所述導(dǎo)電金屬材料層為鋁箔。
[0013]優(yōu)選地，所述電負(fù)性材料層為薄片狀聚四氟乙烯(PTFE)。
[0014]優(yōu)選地，所述第一間隙和第二間隙為5_左右。
[0015]本實(shí)用新型基于納米摩擦發(fā)電原理，通過雙層磁彈簧結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量發(fā)電裝置回收振動(dòng)的機(jī)械能，有效利用了環(huán)境中本將浪費(fèi)的能量，解決了與微型電子器件供能相關(guān)的問題，實(shí)現(xiàn)了微型電子器件的自供電。另外，由于擺脫了傳統(tǒng)的電池供電，本實(shí)用新型同時(shí)還能改善難以回收的廢舊電池的污染問題。本實(shí)用新型體積小巧，便于攜帶、部署，主體發(fā)電材料為價(jià)格低廉的PTFE與鋁箔，發(fā)電結(jié)構(gòu)簡單、電力輸出穩(wěn)定，即使在惡劣的環(huán)境中依然可以保持正常工作，大大方便了微型電子器件的使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的振動(dòng)能量發(fā)電裝置的發(fā)電原理；
[0017]圖2為本實(shí)用新型的振動(dòng)能量發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行描述，顯然，所描述的僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0019]如圖1所示，導(dǎo)電金屬材料和電負(fù)性材料之間發(fā)生摩擦?xí)r，由于電性的差別，導(dǎo)電金屬材料a表面感應(yīng)出正電荷，電負(fù)性材料b表面感應(yīng)出電負(fù)荷。由于靜電感應(yīng)與間距有關(guān),間距越小,靜電感應(yīng)就越強(qiáng),感應(yīng)出的電荷越多。導(dǎo)電金屬材料a和電負(fù)性材料b的間距沿虛實(shí)箭頭方向變化時(shí)，就會(huì)在電負(fù)性材料b和導(dǎo)電金屬材料a之間產(chǎn)生持續(xù)不斷的電動(dòng)勢，通過導(dǎo)線連接，使得電荷在二者之間不斷傳遞，產(chǎn)生電流。
[0020]如圖2所示，所述振動(dòng)能量發(fā)電裝置受到振動(dòng)激勵(lì)時(shí)，第二磁鐵8由于慣性會(huì)在外殼I內(nèi)做上下方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)第二磁鐵8上覆蓋的第一電負(fù)性材料層5和第二電負(fù)性材料層11同時(shí)運(yùn)動(dòng)。這樣，第一電負(fù)性材料層5和第一導(dǎo)電金屬材料層4不斷地接近又分離，第二電負(fù)性材料層11和第四導(dǎo)電金屬材料層13不斷地接近又分離，使第一間隙16和第二間隙17不斷發(fā)生變化,因此,在第一導(dǎo)電金屬材料層4和第一電負(fù)性材料層5之間、在第四導(dǎo)電金屬材料13和第二電負(fù)性材料11之間產(chǎn)生電動(dòng)勢，產(chǎn)生電流。重復(fù)上述過即可持續(xù)發(fā)電。
[0021]本實(shí)用新型以納米摩擦發(fā)電為發(fā)電原理,可以直接收集周圍環(huán)境中的振動(dòng)能量，實(shí)現(xiàn)了微型電子器件的自供電。另外，由于擺脫了傳統(tǒng)的電池供電，本實(shí)用新型同時(shí)還能改善難以回收的廢舊電池的污染問題。本實(shí)用新型體積小巧，便于攜帶、部署，主體發(fā)電材料為價(jià)格低廉的PTFE與鋁箔，發(fā)電結(jié)構(gòu)簡單、電力輸出穩(wěn)定，即使在惡劣的環(huán)境中依然可以保持正常工作，大大方便了微型電子器件的使用，具有較強(qiáng)的可推廣性。
[0022]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于納米摩擦發(fā)電的振動(dòng)能量發(fā)電裝置，其特征在于，采用雙層磁彈簧結(jié)構(gòu)，其中: 圓筒形的外殼內(nèi)具有上層的第一磁鐵、中層的第二磁鐵、下層的第三磁鐵；所述第一磁鐵和第三磁鐵與外殼固定連接，第二磁鐵能夠在外殼內(nèi)進(jìn)行上下方向的移動(dòng)； 第一磁鐵的下側(cè)面連接有柱狀的第一泡沫材料層，所述第一泡沫材料層的下側(cè)面覆蓋第一導(dǎo)電金屬材料層； 第二磁鐵的上下兩側(cè)分別連接有柱狀的第二泡沫材料層和第三泡沫材料層；所述第二泡沫材料層的上側(cè)面覆蓋有第二導(dǎo)電金屬材料層，且在所述第二導(dǎo)電金屬材料層的上側(cè)面覆蓋有第一電負(fù)性材料層；所述第三泡沫材料層的下側(cè)面覆蓋有第三導(dǎo)電金屬材料層，且在所述第三導(dǎo)電金屬材料層的下側(cè)面覆蓋有第二電負(fù)性材料層； 第三磁鐵的上側(cè)面連接有柱狀的第四泡沫材料層；所述第四泡沫材料層的上側(cè)面覆蓋第四導(dǎo)電金屬材料層； 所述第一導(dǎo)電金屬材料層與第一電負(fù)性材料層之間具有第一間隙，所述第二電負(fù)性材料層與第四導(dǎo)電金屬材料層之間具有第二間隙； 所述磁鐵、泡沫材料層、導(dǎo)電金屬材料層和電負(fù)性材料層的直徑與圓筒形外殼的內(nèi)徑相匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)能量發(fā)電裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電金屬材料層為鋁箔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)能量發(fā)電裝置，其特征在于，所述電負(fù)性材料層為薄片狀聚四氟乙烯，聚四氟乙烯又名PTFE。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)能量發(fā)電裝置，其特征在于，所述第一間隙和第二間隙5毫米左右。
【文檔編號(hào)】H02N1/04GK204131428SQ201420549844
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】余兆烜, 王瓊瑤, 萬冬梅, 范鵬飛, 劉偉文, 卿紹偉, 胡志強(qiáng) 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)