第一部件上设置电极层，不仅对第一部件的结构无特殊要求，而且简化了发电机的制备过程，能够有效降低发电机的制备成本。
[0052]4、可以在发电机中包括隔离层，将薄层状的两个电极层分别设置在隔离层的上下表面，这种多层结构不仅可以使发电机的结构更加紧凑，而且可以易于与与其他器件集成。
【附图说明】
[0053]通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。另外，虽然本申请提供包含特定值的参数的示范，但参数无需确切等于相应的值，而是在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。此外，所有实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
[0054]图1为基于静电感应的发电机实施例一的典型结构TJK意图；
[0055]图2为本发明发电机实施例一的发电原理示意图；
[0056]图3为本发明发电机实施例二的结构和发电原理示意图；
[0057]图4为本发明发电机实施例二中第一部件与第一电极层互相接触表面为凹凸不平结构的示意图；
[0058]图5为本发明发电机实施例三的结构示意图；
[0059]图6为本发明发电机实施例三的发电原理示意图；
[0060]图7为本发明发电机实施例四的结构和发电原理示意图；
[0061]图8-图10为本发明发电机包括隔离层的结构示意图；
[0062]图11为一个具体发电机的输出电压测试图谱。
【具体实施方式】
[0063]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0064]其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。
[0065]现有的摩擦纳米发电机的典型结构，两个摩擦层互相接触或者分离过程中通过分别设置在摩擦层的两个电极层向外电路输出脉冲电信号，发电过程中，一个电极层相对于另一个电极层的距离在不停的变化，不仅不利于发电机电极的连接，而且为了保证摩擦发电机的输出性能，需要两个摩擦层材料不断的接触或者摩擦，发电机的耐久性和稳定性不能保证。本发明提供一种基于静电感应的发电机，技术方案是，带有电荷的第一部件相对一个导电元件的位置变化，该导电元件电连接至另一导电元件，使第一部件所带电荷在该导电元件上产生的电势变化，由于静电感应作用从而在两个导电元件之间形成电荷流动，连接在两个导电元件之间的负载上有电流流过。在发电机工作过程中，第一部件可以与导电元件直接接触，互相之间滑动摩擦或者周期性的接触分离；第一部件也可以不与导电元件接触，仅改变二者之间的距离，这种模式需要第一部件自身带有电荷。本发明的发电机可以有多种工作模式，能够适应第一部件不同运动方式的能量收集，具有广泛的应用范围。
[0066]下面结合附图详细介绍本发明的基于静电感应发电机的具体结构。
[0067]实施例一:
[0068]本实施例中提供的静电感应发电机的典型结构参见图1，发电机包括第一部件I和第二部件，其中，第二部件由一个第一电极层2和与之配合的一个第二电极层3组成，第一电极层2和第二电极层3分隔设置并且电连接，第一部件I能够与第二部件的第一电极层2互相接触后分离，如图1中箭头所示，第一部件I的运动使第一部件I所带的电荷在第一电极层2上的电势改变,在静电感应作用下电荷在第一电极层和第二电极层之间流动，形成电流。在第一电极层2与第二电极层3之间连接检测装置4可以检测发电机的电流，或者连接负载实现发电机对负载供电。
[0069]对于第一部件I为不带电物体的情况，以第一部件I为绝缘体或半导体材料、第一电极层2为导电材料为例，具体说明发电机的工作原理，参见图2，第一部件I与第二部件中第一电极层2发生表面接触时，由于二者表面得失电子能力不同，第一电极层2容易失去电子，而第一部件I表面容易得到电子，在二者表面产生等量异号的电荷，参见图2中a图。第一部件I与第一电极层2分离后，参见图2中b图，第一部件I表面所带有的负电荷对第一电极层2中正电荷的束缚减弱，由于静电感应作用，第一电极层2中的正电荷向着第二电极层3流动，形成第一电极层2至第二电极层3的电流。当第一部件I与第一电极层2的距离足够远时，第一部件I表面带有的负电荷不足以影响第一电极层2中电荷，因此第一电极层2与第二电极层3之间无电流产生，参见图2中c图。表面带有负电荷的第一部件I靠近第一电极层2时,静电感应作用使第一部件I表面的负电荷对第一电极层2中的正电荷吸引增强，第二电极层3中的正电荷向着第一电极层2流动，参见图2中d图，与图2中b图中的电子流动方向相反，形成第二电极层3至第一电极层2的电流。直到第一部件I再次与第一电极层2的表面接触时，二者的表面电荷等量异号，参见图2中a图，在第一电极层2与第二电极层3中不会产生电荷流动。当第一部件I可以周期性的与第二部件的第一电极层2接触和分离时，第二部件中将产生第一电极层2与第二电极层3之间的脉冲交流电流信号。
[0070]本实施例中，第一部件I也可以在与第一电极层接触前预先带有电荷，第一部件带有电荷时，与第一电极层接触时，第一部件所带的电荷会在第一部件与第一电极层之间发生重新分布，由于不同材料对电荷束缚能力的不同，两个接触面仍会存在电荷密度的差异，当二者互相分离后，第一部件I仍然带有一定电荷，当第一部件I与第一电极层2之间的距离改变时，由于静电感应作用，在第一电极层与第二电极层之间形成电荷流动，在检测装置有电流输出。第一部件I带有的电荷可以通过充电等其他方式获得，电荷的获得途径对于本发明的发电过程没有影响，也不构成对本发明发电机的限制。
[0071]本实施例中，第二部件中的两个电极层，只需要一个电极层与第一部件I产生静电作用即可，两个电极层的位置可以互换。第一电极层2与第二电极层3的材料可以相同，也可以不同。第一电极层2或第二电极层3的材料可选自金属、铟锡氧化物或有机物导体，常用的金属包括金、银、钼、铝、镍、铜、钛、铬或硒，以及由上述金属形成的合金；有机物导体一般为导电高分子，包括自聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺和/或聚噻吩。
[0072]根据发电机的发电原理可以看出，第一部件I表面带有电荷的多少是发电机工作的关键，优选的第一部件I与第一电极层2互相接触的表面之间的得失电子能力相差越大，第一部件I表面带有的电荷越多。优选的，第一部件I与第一电极层2接触的表面的材料优选为绝缘体材料。绝缘体材料中，优选聚合物绝缘材料，具体可以选择:聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、苯胺甲醛树脂、聚甲醛、乙基纤维素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚乙二醇丁二酸酯、纤维素、纤维素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、再生纤维海绵、聚氨酯弹性体、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、人造纤维、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚酯、聚异丁烯、聚氨酯柔性海绵、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂、氯丁橡胶、丁二烯丙烯共聚物、天然橡胶、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-Co-丙烯腈)、聚乙烯丙二酚碳酸盐，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、液晶高分子聚合物、聚氯丁二烯、聚丙烯腈、聚双苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚三氟氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和派瑞林等。
[0073]另外，其他绝缘材料也可以作为第一部件I与第一电极层2接触的表面材料，例如常见的羊毛及其织物、蚕丝及其织物、纸、棉及其织物、聚氨酯弹性体、木头、硬橡胶和醋酸酷等。
[0074]第一电极层为导电材料，半导体材料与导电材料在得失电子能力方面存在差异，因此，第一部件能够与第一电极层接触的表面的材料可以选择半导体，包括:硅、锗；第111和第V族化合物，例如砷化镓、磷化镓等；第II和第VI族化合物，例如硫化镉、硫化锌等；以及由II1-V族化合物和I1-VI族化合物组成的固溶体，例如镓铝砷、镓砷磷等。除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。非导电性氧化物、半导体氧化物和复杂氧化物也具有摩擦电特性，能够在摩擦过程形成表面电荷，因此也可以用来作为本发明的第一部件的材料，例如锰、铬、铁、铜的氧化物，还包括氧化硅、氧化锰、氧化铬、氧化铁、氧化铜、氧化锌、Bi02和Y203。
[0075]限于篇幅的原因，并不能对第一部件I和第一电极层2互相接触的表面的材料进行穷举，此处仅列出几种具体的材料供技术人员参考，但是显然这些具体的材料并不能成为本发明保护范围的限制性因素，因为在发明的启示下，本领域的技术人员根据这些材料所具有的摩擦电特性很容易选择其他类似的材料。
[0076]在发电机中，只有第一部件I与第一电极层2能够互相接触的表面对发电机的输出性能有影响，只需要限定第一部件I能够与第一电极层2接触的表面为上述的摩擦材料即可，对于第一部件I的其他部分不做限定，因此，第一部件I可以全部整体采用均匀材料，也可以为多层结构或者核壳结构。
[0077]通过实验发现，当第一部件I与第一电极层2互相接触的表面的材料之间得电子能力相差越大，第一部件I表面带有的电荷量越多，发电机输出的电信号越强。所以，可以根据上面列出的材料通过简单的对比实验，选择合适的材料作为第一部件I与第一电极层2接触的表面材料，以获得最佳的电信号输出性能。
[0078]另外，第一部件I和第一电极层2互相接触的两个表面既可以是硬质材料,也可以是柔性材料，材料的硬度对发电机的发电性能没有