一种同轴双旋转软接触摩擦纳米发电装置及安装方法

本发明涉及一种同轴双旋转软接触摩擦纳米发电装置及安装方法。

背景技术：

1、随着化石燃料大量使用，致使能源短缺与环境污染加剧，寻找新的可再生能源迫在眉睫，而基于接触起电和静电感应耦合效应的摩擦纳米发电机(teng)已经引起广泛关注。目前teng已被证实可以将低频机械能转化为电能，并且其具有重量轻、生产成本低、功率高等特点。摩擦纳米发电机采用的摩擦材料对于其性能至关重要，比如授权公告号为cn103368450b的中国发明专利中公开了一种利用摩擦电纳米发电机的鞋垫，其包括表面具有纳米或微米结构的第一摩擦层和第二摩擦层。而随着技术发展，现有技术中也出现了利用其他材料制作摩擦层的方式，比如授权公告号为cn109206657b的中国发明专利中公开了一种摩擦纳米发电机和自驱传感器用纤维素/动物毛发复合材料及其制备方法，而公开号为cn115948851a的中国发明专利中则公开了一种基于摩擦纳米发电机的经编毛圈智能织物及其应用。

2、但现有技术中的软接触摩擦纳米发电机普遍存在摩擦层接触面积小和安装调整困难等问题，这极大地影响了摩擦纳米发电机的性能和推广使用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种同轴双旋转软接触摩擦纳米发电装置及安装方法，其提高了摩擦纳米发电机的性能，同时安装调整也更加方便。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种同轴双旋转软接触摩擦纳米发电装置，包括转子筒和定子筒，其中所述转子筒包括同心设置的外筒和内筒，并且所述外筒内壁上沿着圆周方向均布有第一转子摩擦层，所述内筒外壁上沿着圆周方向均布有第二转子摩擦层，所述定子筒内壁和外壁上均设有定子摩擦层，所述定子筒设于所述外筒和内筒之间，并且所述第一转子摩擦层与所述定子筒外壁上的定子摩擦层配合摩擦，所述第二转子摩擦层与所述定子筒内壁上的定子摩擦层配合摩擦。

4、所述转子筒一端设有转子底盘，并且所述外筒固设于所述转子底盘上，所述转子底盘中部设有螺纹套筒，并且所述内筒一端螺纹插装于所述螺纹套筒中。

5、所述第一转子摩擦层包括第一缓冲层和第一软接触摩擦层，且所述第一缓冲层固定在所述外筒内壁上，所述第一软接触摩擦层固定在对应的第一缓冲层上；所述第二转子摩擦层包括第二缓冲层和第二软接触摩擦层，且所述第二缓冲层固定在所述内筒的外壁上，所述第二软接触摩擦层固定在对应的第二缓冲层上。

6、所述定子筒的内壁和外壁上均设有定子缓冲层，并且所述定子缓冲层上设有定子电极层，所述定子电极层上设有定子摩擦层。

7、所述定子电极层上引出导线。

8、一种根据所述的同轴双旋转软接触摩擦纳米发电装置的安装方法，所述第一转子摩擦层包括第一缓冲层和第一软接触摩擦层，所述第二转子摩擦层包括第二缓冲层和第二软接触摩擦层，所述定子筒的内壁和外壁上均设有定子缓冲层，并且所述定子缓冲层上设有定子电极层，所述定子电极层上设有定子摩擦层，包括如下步骤：

9、步骤一：旋转卸下内筒，并将内筒从外筒中抽出；

10、步骤二：在所述外筒内壁上沿着圆周方向固定第一缓冲层，在所述内筒外壁上沿着圆周方向固定第二缓冲层；

11、步骤三：将第一软接触摩擦层分别固定在对应的第一缓冲层上，将第二软接触摩擦层分别固定在对应的第二缓冲层上；

12、步骤四：将内筒插入外筒中，并且内筒一端螺纹插装于转子底盘中部的螺纹套筒中，旋转所述内筒以使第一软接触摩擦层和第二软接触摩擦层分别对正；

13、步骤五：根据第一软接触摩擦层与对应第二软接触摩擦层之间的间隙确定所述定子筒内壁和外壁上的定子缓冲层、定子电极层和定子摩擦层总厚度，并根据确定的总厚度分别选择合适厚度的定子缓冲层、定子电极层和定子摩擦层；

14、步骤六：将定子缓冲层固定在所述定子筒内壁和外壁上，将定子电极层固定在对应的定子缓冲层上，将定子摩擦层固定在对应的定子电极层上；

15、步骤七：将定子筒插入转子筒中，并且所述定子筒位于所述内筒和外筒之间。

16、本发明的优点与积极效果为：

17、1、本发明将定子筒设于转子筒的外筒和内筒之间，并且外筒内壁上的第一转子摩擦层与定子筒外壁上的定子摩擦层配合，内筒外壁上的第二转子摩擦层与定子筒内壁上的定子摩擦层配合，从而可以大大增加摩擦层接触面积，进而提高电机性能。

18、2、本发明在转子筒一端的转子底盘中部设有螺纹套筒，并且转子筒的内筒螺纹插装于所述螺纹套筒中，这样不仅方便内筒和外筒的拆装，还可以方便调整内筒角度以使第一转子摩擦层与相应的第二转子摩擦层沿着径向对正，进而方便安装人员准确确定第一转子摩擦层与对应第二转子摩擦层之间的间距，然后便可以准确确定定子筒上的定子缓冲层、定子电极层和定子摩擦层总厚度以保证摩擦。本发明适用于各种材质的摩擦层，尤其适用于采用兔毛、羊毛等蓬松动物毛发的情况。

技术特征：

1.一种同轴双旋转软接触摩擦纳米发电装置，其特征在于：包括转子筒(1)和定子筒(2)，其中所述转子筒(1)包括同心设置的外筒(101)和内筒(102)，并且所述外筒(101)内壁上沿着圆周方向均布有第一转子摩擦层(3)，所述内筒(102)外壁上沿着圆周方向均布有第二转子摩擦层(4)，所述定子筒(2)内壁和外壁上均设有定子摩擦层(201)，所述定子筒(2)设于所述外筒(101)和内筒(102)之间，并且所述第一转子摩擦层(3)与所述定子筒(2)外壁上的定子摩擦层(201)配合摩擦，所述第二转子摩擦层(4)与所述定子筒(2)内壁上的定子摩擦层(201)配合摩擦。

2.根据权利要求1所述的同轴双旋转软接触摩擦纳米发电装置，其特征在于：所述转子筒(1)一端设有转子底盘(103)，并且所述外筒(101)固设于所述转子底盘(103)上，所述转子底盘(103)中部设有螺纹套筒(104)，并且所述内筒(102)一端螺纹插装于所述螺纹套筒(104)中。

3.根据权利要求1所述的同轴双旋转软接触摩擦纳米发电装置，其特征在于：所述第一转子摩擦层(3)包括第一缓冲层(301)和第一软接触摩擦层(302)，且所述第一缓冲层(301)固定在所述外筒(101)内壁上，所述第一软接触摩擦层(302)固定在对应的第一缓冲层(301)上；所述第二转子摩擦层(4)包括第二缓冲层(402)和第二软接触摩擦层(401)，且所述第二缓冲层(402)固定在所述内筒(102)的外壁上，所述第二软接触摩擦层(401)固定在对应的第二缓冲层(402)上。

4.根据权利要求1所述的同轴双旋转软接触摩擦纳米发电装置，其特征在于：所述定子筒(2)的内壁和外壁上均设有定子缓冲层(203)，并且所述定子缓冲层(203)上设有定子电极层(202)，所述定子电极层(202)上设有定子摩擦层(201)。

5.根据权利要求4所述的同轴双旋转软接触摩擦纳米发电装置，其特征在于：所述定子电极层(202)上引出导线(6)。

6.一种根据权利要求2所述的同轴双旋转软接触摩擦纳米发电装置的安装方法，其特征在于：所述第一转子摩擦层(3)包括第一缓冲层(301)和第一软接触摩擦层(302)，所述第二转子摩擦层(4)包括第二缓冲层(402)和第二软接触摩擦层(401)，所述定子筒(2)的内壁和外壁上均设有定子缓冲层(203)，并且所述定子缓冲层(203)上设有定子电极层(202)，所述定子电极层(202)上设有定子摩擦层(201)，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种同轴双旋转软接触摩擦纳米发电装置及安装方法，包括转子筒和定子筒，其中所述转子筒包括同心设置的外筒和内筒，并且所述外筒内壁上沿着圆周方向均布有第一转子摩擦层，所述内筒外壁上沿着圆周方向均布有第二转子摩擦层，所述定子筒内壁和外壁上均设有定子摩擦层，所述定子筒设于所述外筒和内筒之间，并且所述第一转子摩擦层与所述定子筒外壁上的定子摩擦层配合摩擦，所述第二转子摩擦层与所述定子筒内壁上的定子摩擦层配合摩擦。本发明提高了摩擦纳米发电机的性能，同时安装调整也更加方便。

技术研发人员：王秀通,刘威龙,徐慧,张瑞永,南有博,徐玮辰,周晖
受保护的技术使用者：中国科学院海洋研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25