防止从动轮301和第二摩擦层203之间电荷积累击穿空气，从动轮301的发电层和主动轮201上的发电层之间的最小距离大于5cm。
[0102]在本发明旋转式的脉冲摩擦发电机的制备过程中，首先，以有机玻璃PMMA为材料，通过激光切割的方法加工主动轮201，从动轮301，底座层402，开关支架401。将聚四氟乙烯溶液注入孔径为45纳米的阳极铝氧化模板上面。采用常规的真空工艺除空气，在室温下固化一天，溶剂蒸发后，通过双面胶将聚四氟乙烯薄膜剥离。图17是第一发电摩擦层102的聚四氟乙烯表面纳米线结构的电子扫描显微镜(SEM)图片，如图所示，纳米线排列整齐，直径大约为45纳米，长度约为345纳米。
[0103]发电机在旋转过程中，可以输出交流脉冲信号。下面以示例一所示的器件为例，展示接触开关式脉冲摩擦发电机的输出特性。图14是负载I ΜΩ时发电机的多周期和单周期的输出电流曲线。曲线表明，输出脉冲电流的最大值大约20μΑ。电流曲线的特征为:首先，电流从零陡峭地上升到最大值，然后随时间迅速衰减。电流陡峭上升的瞬间对应于第一触片501与第二触片502/第三触片503接触的瞬间。图15是不同转速下负载IM Ω时的电流峰值随转数的变化曲线，曲线表明电流峰值不随转速的变化而变化，是一个基本恒定的值。图16是输出电压随转数的变化曲线。曲线表明，电压也不随转速的变化而变化，其值可以达到70V。在本示例中，第一摩擦层102和电极层203之间的接触面积是6 X 10 4m2。
[0104]本发明各实施例中的发电机输出的电信号为交流脉冲电信号，通过改变触点的位置，可以作为高速电机轮轴准直性判断和偏心角测量的自驱动传感器。由于瞬时输出的特点，这种轮轴偏心角传感器具体包括所述旋转式的脉冲摩擦发电机，其中，所述第一触片组可以设置在转动轮(主动轮或者从动轮)的转轴位置处，所述第一触片组为导电刚性金属轴，所述第一触片组与电极层通过导线连接，所述第一触片组与所述转轴的轴线重合，所述第二触片组垂直所述第一触片组且设置在所述第一触片组的一侧比较小的距离。当高速电机轮轴的准直性比较差时，所述第一触片组就会在空间做圆锥运动，从而触碰第二触片组，有瞬时脉冲电流输出，通过所述第一触片组与第二触片组之间距离L、以及两次接触的时间间隔等可以计算出偏心角度的大小。因此可以作为高速电机轮轴偏心度测量的自驱动角度传感器。其中，所述第二触片组可为两片触片或一个触片。
[0105]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0106]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0107]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1.一种旋转式的脉冲摩擦发电机，设置于旋转装置上，其特征在于，该发电机包括: 第一发电摩擦层(102)； 发电层，设置于所述旋转装置的转动轮上，用于在所述转动轮转动过程中，与所述第一发电摩擦层(102)接触或者分离，且在所述发电层的接触面上产生电荷； 第一触片组，电性连接在所述发电层上；以及 第二触片组，接地或者等电位源，用于在所述发电层与所述第一发电摩擦层接触和分离的过程中，分别与所述第一触片组至少接触一次，且在接触时在发电层和地或者等电位源之间形成闭合电路，产生瞬时正脉冲电流或负脉冲电流。2.根据权利要求1所述的旋转式的脉冲摩擦发电机，其特征在于，所述发电层包括: 电极层(203)，电性连接所述第一触片组，且覆盖所述转动轮的一半，用于在转动过程中，能够与所述第一发电摩擦层(102)完全接触或完全分离；以及 绝缘层(204)，对应所述电极层(203)设置，用于覆盖所述转动轮的另一半。3.根据权利要求2所述的旋转式的脉冲摩擦发电机，其特征在于，在所述电极层(203)与所述第一发电摩擦层(102)完全接触和完全分离时，所述第一触片组分别与所述第二触片组至少接触一次。4.根据权利要求2所述的旋转式的脉冲摩擦发电机，其特征在于，所述电极层(203)的材料与所述第一发电摩擦层(102)的材料之间存在摩擦电极序差异。5.根据权利要求1所述的旋转式的脉冲摩擦发电机，其特征在于，所述发电层包括: 电极层(203)，至少覆盖所述转动轮的一半，且电性连接所述第一触片组，用于传导电荷； 第二发电摩擦层(205)，覆盖在所述电极层(203)上，并且覆盖包括所述电极层(203)的所述转动轮的一半，用于在转动过程中，能够与所述第一发电摩擦层(102)完全接触或完全分离；以及 绝缘层(204)，对应所述第二发电摩擦层(205)设置，用于覆盖包括所述电极层(203)的所述转动轮的另一半。6.根据权利要求5所述的旋转式的脉冲摩擦发电机，其特征在于，在所述第二发电摩擦层(205)与所述第一发电摩擦层(102)完全接触和完全分离时，所述第一触片组分别与所述第二触片组至少接触一次。7.根据权利要求5所述的旋转式的脉冲摩擦发电机，其特征在于，所述第二发电摩擦层(205)的材料与第一发电摩擦层(102)的材料之间存在摩擦电极序差异。8.根据权利要求1所述的旋转式的脉冲摩擦发电机，其特征在于，所述第一发电摩擦层(102)与发电层之间的接触面均具有微米或亚微米量级的微结构的接触层。9.根据权利要求1所述的旋转式的脉冲摩擦发电机，其特征在于，所述发电机还包括: 弹性层(202)，设置于所述发电层与转动轮之间。10.根据权利要求1-9中任一项所述的旋转式的脉冲摩擦发电机，其特征在于，所述旋转装置的转动轮包括主动轮(201)和从动轮(301)，所述发电层分别设置在所述主动轮(201)和/或从动轮(301)上。11.根据权利要求10所述的旋转式的脉冲摩擦发电机，其特征在于，所述旋转装置包括随所述主动轮(201)和从动轮(301)转动的传动带(101)，所述第一发电摩擦层(102)设置于所述传动带(101)的下表面。12.根据权利要求10所述的旋转式的脉冲摩擦发电机，其特征在于，所述主动轮(201)上的发电层和所述从动轮(301)上的发电层与所述第一发电摩擦层(102)的接触同步或错开半个周期。13.根据权利要求10所述的旋转式的脉冲摩擦发电机，其特征在于，所述主动轮(201)上的发电层与所述从动轮(301)上的发电层之间的最小距离大于5cm。14.根据权利要求2或5所述的旋转式的脉冲摩擦发电机，其特征在于，所述绝缘层(204)的材料与第一发电摩擦层(102)的材料相同。15.根据权利要求2-9中任一项所述的旋转式的脉冲摩擦发电机，其特征在于，所述电极层(203)的材料为具有导电性能的金属、金属氧化物或合金。16.根据权利要求1-14任一项所述的旋转式的脉冲摩擦发电机，其特征在于，所述第一触片组包括电性连接在所述发电层上的第一触片(501)，所述第二触片组包括对应设置的第二触片(502)和第三触片(503)，所述第二触片(502)和第三触片(503)均接地或者等电位源；在所述发电层与所述第一发电摩擦层(102)接触和分离的过程中，所述第一触片(501)分别与所述第二触片(502)和第三触片(503)接触或分离。17.根据权利要求16所述的旋转式的脉冲摩擦发电机，其特征在于，所述第一触片(501)、第二触片(502)以及第三触片(503)的材料分别为弹性导电材料。18.—种轮轴偏心角传感器,其特征在于,所述传感器包括权利要求1-14中任一项所述的旋转式的脉冲摩擦发电机，其中， 所述第一触片组设置在所述转动轮的的转轴位置处，且所述第一触片组与所述转轴的轴线重合； 所述第二触片组垂直所述第一触片组且设置在所述第一触片组的一侧； 当轮轴的转动具有偏心角时，所述第一触片组随着所述轮轴的转动做圆锥运动，从而触碰第二触片组，在第二触片组与所述地或者等电源之间有瞬时脉冲电流输出，通过所述第一触片组与第二触片组之间的距离和两次接触的时间间隔计算所述偏心角。19.根据权利要求18所述的轮轴偏心角传感器，其特征在于，所述第二触片组为两片触片或一个触片。20.根据权利要求18所述的轮轴偏心角传感器，其特征在于，所述第一触片组为导电刚性金属轴。
【专利摘要】本发明公开了旋转式的脉冲摩擦发电机和轮轴偏心角传感器，发电机设置于旋转装置上，该发电机包括：第一发电摩擦层(102)；发电层，设置于旋转装置的转动轮上，用于在转动轮转动过程中，与第一发电摩擦层(102)接触或者分离，且在发电层的接触面上产生电荷；第一触片组，电性连接在发电层上；以及第二触片组，接地或者等电位源，用于在所述发电层与所述第一发电摩擦层接触和分离的过程中，分别与所述第一触片组至少接触一次，且在接触时形成闭合电路，产生瞬时正脉冲电流或负脉冲电流。本发明旋转式的脉冲摩擦发电机可直接利用旋转装置自身的结构，就能将旋转机械能转化为电能，结构简单。
【IPC分类】H02N1/04, G01B7/30
【公开号】CN105577023
【申请号】CN201410535031
【发明人】李玉芳, 王中林, 程纲, 林宗宏
【申请人】北京纳米能源与系统研究所
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年10月11日