一种直流摩擦电的发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种发电装置，特指一种直流摩擦电的发电装置。
【背景技术】
[0002] 世面上常规的发电机依靠电磁感应现象来发电，用到大量的铁磁材料和铜等导体 材料，重量大，而且成本也高，即使小型的电机也不便于携带。采用纳米技术的能量收集和 转换装置很可能在未来制造和驱动自供电纳米器件和系统装置中起到关键性作用。2012 年，美国佐治亚理理工学院王中林教授研究组首次利用摩电效应和静电感应原理将机械能 转换为电能的摩擦起电纳米电机。目前，摩擦起电纳米电机的输出功率足以驱动商用发 光二极管（LED)、白炽灯、自供电无线数据传输装置和传感器等，能量转换效率也已经达到 50% 〇
[0003] 摩擦生电和静电现象是一种非常普遍的现象存在于我们日常生活中各个方面，由 于它很难被收集往往是被人们忽略的一种的能源形式，甚至是在微型器件中作为危害来预 防。如果我们能够通过一种新的收集方法收集摩擦产生的电能或者运用该方法将日常中不 规则的机械能转换为可以利用的电能，对缓解当前的能源压力有着非常重要的作用。
[0004] 申请号为200910080638. X的中国专利申请公开了一种旋转式摩擦发电机，通过 定子和转子上摩擦材料间摩擦产生的电荷，但该发电机向外接电路输出为交流电。
[0005] 申请号为201310507488. 2的中国专利申请公开了一种输出恒定的旋转式直流摩 擦发电机，通过摩擦件之间摩擦滑动，产生电荷并通过导电部件作为换向器，实现恒定的直 流输出，但该旋转式直流发电机为平面结构，且必须预留一定的旋转空间作为接触部件接 触使用，降低了发电效率，同时密封性和可携带性差。
[0006] 申请号为201310482286. 7的中国发明专利申请公开了一种直流摩擦电发电机， 利用3种具有不同摩擦电性质的材料不断接触和分离，如聚四氟乙烯、聚甲醛和铝，从而实 现在其中2种不同摩擦电材料上聚集不同的电荷，构建出直流摩擦发电机，但是该旋转摩 擦发电机选择材料具有局限性和复杂性，结构体积较大，电子流动通过放电现象实现，无法 得到推广。本专利提供了一种直流摩擦发电机，以全新的思路来实现发电，具有选材的广泛 性、直流输出、输出稳定、高频等诸多优点。
【发明内容】
[0007] 为了克服上述现有摩擦电发电机的技术缺陷，本发明提供了一种直流摩擦电的发 电装置，包括定子、转子、外壳、导电部件、V型支架和前后端盖，其特征 在于：所述定子结构由绝缘圆筒外壳和均匀分布在绝缘圆筒外壳内壁上的定子摩擦件 组成；所述转子结构由绝缘圆筒形转子轴筒、与绝缘圆筒形转子轴筒粘连固定的缓冲层、镀 在缓冲层表面上的转子电极和转子摩擦件组成；其中转子摩擦件与电极的表面正对贴合而 固定连接；与所述转子摩擦件相对位置不变的一对导电部件，分别固定连接在V型支架上 并随转子转动；与所述定子摩擦件相对位置不变的一对导电部件，固定在前端盖上；其中， V型支架的一端与绝缘圆筒形转子轴筒的D型驱动轴连接，V型支架的另一端分别固定与所 述转子摩擦件相对位置不变的一对导电部件，V型支架位于转子正下方；固定在V型支架上 的导电部件与固定在前端盖上的导电部件通过导线连接起来分别形成第一电连接点和第 二电连接点。
[0008] 本发明进一步限定的技术方案是： 前述直流摩擦电发电机的定子摩擦件由聚酰亚胺薄片及均匀镀在聚酰亚胺薄片表面 上的电极构成；其中定子摩擦件固定贴在绝缘圆筒外壳内壁上，贴合面为聚酰亚胺表面。
[0009] 前述直流摩擦电发电机的定子摩擦件上电极采用的材料为金属，其中所述金属材 料选自：铝、铜和金。
[0010] 前述直流摩擦电发电机的转子由绝缘圆筒形转子轴筒、缓冲层、转子电极和转子 摩擦件组成；圆筒形转子轴筒中轴线设有D型驱动轴。
[0011] 前述直流摩擦电发电机的缓冲层采用的材料为聚苯乙烯，厚度为3~5mm，缓冲在转 动过程中产生的震动。
[0012] 前述直流摩擦电发电机的转子电极均匀镀在缓冲层表面；其中转子摩擦件与电极 的表面正对贴合而固定连接。
[0013] 前述直流摩擦电发电机的转子电极采用的材料为金属，其中所述的金属材料选 自：金、铜和铝。
[0014] 前述直流摩擦电发电机的转子摩擦件采用的材料为高分子聚合物绝缘层，其中所 述绝缘层材料选自：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、纤维素乙酸酯或聚己二酸乙二醇酯。
[0015] 前述直流摩擦电发电机的定子摩擦件包括2-8个，摩擦件大小相同、相对位置不 变且间隔均匀，与所述的转子摩擦件保持相同的圆心角和数量。
[0016] 前述直流摩擦电发电机的转子摩擦件包括2-8个，摩擦件大小相同、相对位置不 变且间隔均匀，与所述的定子摩擦件保持相同的圆心角和数量。
[0017] 前述直流摩擦电发电机的转子轴筒和圆筒外壳采用的材料为绝缘材料，其中转子 轴筒为直径10~20_的绝缘圆柱，圆柱中心通过激光或其他方法切割出D型结构；圆筒外壳 为2~3mm厚的绝缘材料。
[0018] 前述的直流摩擦电发电机的定子摩擦件和转子摩擦件之间应紧密接触，确保摩擦 件之间充分接触摩擦产生摩擦电荷，或由于装配需要预留一定的空间，但摩擦件之间最大 间隙不得超过〇. 1mm。
[0019] 前述的直流摩擦电发电机的定子摩擦件之间通过导线相互连接成为一个整体；转 子电极之间通过导线连接成为一个整体，提升电机的整体输出。
[0020] 前述的直流摩擦电发电机的转子嵌套安装在定子内，并与定子同轴，转子由D型 驱动轴驱动在定子内转动。
[0021] 前述的直流摩擦电发电机的绝缘圆筒外壳两端设有前后端盖，由螺栓连接密封， 降低环境的湿度以及污染物对静电感应的影响，保证该电机的输出特性不受影响；所述前 后端盖中心设有孔，与D型驱动轴相连，保证定子和转子同轴。
[0022] 前述直流摩擦电发电机的导电部件为电刷。
[0023] 前述直流摩擦电发电机的V型支架上固定一对导电部件，在随转子转动过程中始 终保持其中一个导电部件与定子摩擦件接触；前端盖上固定另一对导电部件，在转子转动 过程中始终保持其中一个导电部件与转子电极接触。
[0024] 前述的直流摩擦电发电机的转子摩擦件表面设置有纳米结构，增加摩擦件之间的 接触面积，提高电荷密度，提升电机的输出特性。
[0025] 前述的直流摩擦电发电机的转子摩擦件表面具有特定的纳米结构，其结构为纳米 方块和纳米棒。
[0026] 前述的直流摩擦电发电机的纳米结构通过阳极氧化、光刻蚀或离子刻蚀制备。
[0027] 本发明的有益效果为；结构简单，实现方便，成本低，便于运输和携带，无需额外的 整流器对电流进行整流，即可以直接对电子元器件进行持续的供电，具有很好的社会和经 济效益。
【附图说明】
[0028] 图1为所述直流摩擦电发电机的径向剖面图。
[0029] 图2为所述直流摩擦电发电机的转子主体结构的径向剖面图。
[0030] 图3为所述直流摩擦电发电机的端盖主体结构的俯视图。
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