CN203685487U - 一种纳米发电机*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种纳米发电机***，其包括：纳米摩擦发电机，其用于在外力作用下产生交流电流；整流电路，其用于将所述交流电流整合成直流电信号；充电电路，其用于在充电模式下存储整流电路输出的直流电，在供电模式下，用于向用电器供电；开关，其用于控制该纳米发电机***处于供电模式还是充电模式。本实用新型结构简单，成本低廉，并能够成为生活用电中的一个有的效电源补给。
Description
技术领域
本实用新型属于能源发电技术领域，尤其涉及一种通过纳米发电机将生活中常见的风能、流水能等转化成电能的纳米发电机***。
背景技术
随着化石能源的不断枯竭，清洁能源逐渐成为人类未来能源发展的新途径之一。在这些新型能源之中，利用风能、流水能、潮汐能等发电已成为各国新能源建设的重要项目之一。在我国，三峡水电站、乌鲁木齐盐湖风力发电站等，这些发电站都是将自然界中的动能转化为电能。然而，这些发电站对自然界中的能量要求都较大。对于生活中一些常见的小型河流、小型季风等自然界的小规模动能的利用却相对甚少，这主要是因为大型电站的建设成本和后期维护费用较高。
实用新型内容
为解决上述现有技术存在的问题，本实用新型利用纳米发电机组成纳米发电***，以将生活中的自然风能、小河流中的动能等能量收集起来，并储存起来，供一部分生活用电的使用。
根据本发明一方面，其提供了一种纳米发电机***，其包括：
纳米摩擦发电机，其用于在外力作用下产生交流电流；
整流电路，其用于将所述交流电流整合成直流电信号；
充电电路，其用于在充电模式下存储整流电路输出的直流电，在供电模式下，用于向用电器供电；
开关，其用于控制所述纳米发电机***处于供电模式或者充电模式。
可选地，所述纳米发电机为转盘式纳米摩擦发电机或滚筒型纳米摩擦发电机。
可选地，所述纳米摩擦发电机为转盘式纳米摩擦发电机，其包括相互摩擦接触的第一摩擦件和第二摩擦件，第一摩擦件和第二摩擦件通过中心轴接触设置，所述中心轴的另一端连接至驱动叶轮，所述驱动叶轮在外力作用下通过中心轴带动第一摩擦件和第二摩擦件相对滑动摩擦。
可选地，所述第一摩擦件和第二摩擦件分别包括数量相同的多个子部件，构成第一摩擦件的多个子部件大小相同且间隔均匀，构成第二摩擦件的多个子部件大小相同且间隔均匀，且构成第一摩擦件的每个子部件始终与构成第二摩擦件的多个子部件之一相接触。
可选地，所述第一摩擦件和第二摩擦件的多个子部件均为扇形叶片状，且每个子部件外表面均设置有金属电极。
可选地，所述纳米摩擦发电机为滚筒型纳米摩擦发电机，其包括内筒和外筒，所述内筒外表面设置有第一摩擦件，所述外筒内表面设置有第二摩擦件，且第一摩擦件和第二摩擦件相对摩擦接触。
可选地，所述外筒或内筒的一底端通过中心轴连接至驱动叶轮，所述驱动叶轮在外力作用下通过中心轴带动外筒或内筒相对内筒或外筒滑动。
可选地，所述第一摩擦件和第二摩擦件分别包括数量相同的多个子部件，第一摩擦件的多个子部件在圆周方向上均匀分布且大小相同，第二摩擦件的多个子部件在圆周方向上均匀分布且大小相同，且第一摩擦件的多个子部件始终与所述第一摩擦件的多个子部件之一相接触。
可选地，所述第一摩擦件和第二摩擦件的多个子部件表面分别设置有金属电极。
可选地，所述第一摩擦件由金属制成，所述第二摩擦件由高分子绝缘材料制成。
可选地，所述金属包括铝、铜和铂；所述高分子绝缘材料包括聚酰亚胺和聚四氟乙烯。
可选地，所述第一摩擦件的多个子部件上设置的金属电极并联连接，所述第二摩擦件上的多个子部件上设置的金属电极并联连接。
可选地，所述纳米发电机***通过密封罩封装。
可选地，所述内筒和外筒由刚性材料制成。
本实用新型的方案通过生活中的风吹动或小河中的流水运动带动纳米发电机的叶轮，叶轮再带动纳米发电机，把发出的电通过整流电路储存到蓄电池中，通过收集生活中自然界的动能，将其转化为电能，为生活用电提供良好的补充。本实用新型结构简单，成本低廉，并能够成为生活用电中的一个有效的电源补给。
附图说明
图1是本实用新型提出的纳米发电机***的结构示意图；
图2是本实用新型实施例中提出的转盘式纳米摩擦发电机的结构示意图；
图3是本实用新型实施例中提出的滚筒型纳米摩擦发电机的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。
图1示出了本实用新型提出的纳米发电机***。如图1所示，其包括：叶轮驱动的纳米发电机1、驱动叶轮2、整流电路3、充电电路4、开关5和用电器6。其中，所述叶轮驱动的纳米发电机1在外力作用下产生电流，其可制备成旋转摩擦型、滚筒摩擦型等绕轴转动型纳米发电机，并将其密封起来。所述纳米发电机1的两端输出电极与整流电路3连接，所述整流电路3由四个二极管组成，由于二极管具有单向导通特性，所述整流电路3可以用于将具有反向的交流电流信号整合成单向的直流(或直流脉冲)信号；所述驱动叶轮2通过轴承与纳米发电机1相连，其在外力如水流或风力作用下驱动带动轴承转动，进而将动力传送至所述纳米发电机1。所述整流电路3的第一端、充电电路4的第一端和用电器6的第一端相互连接。所述充电电路4的第二端通过两相开关5分别与整流电路3的第二端和用电器6的第二端连接。所述两相开关5用于控制所述纳米发电机***处于充电模式或者供电模式。在充电模式下，所述两相开关5将整流电路3的第二端与充电电路4的第二端相连，使得充电电路4储存整流电路3输出的直流电；在供电模式下，所述两相开关5用于将充电电路4的第二端与用电器6的第二端相连，使得充电电路4向用电器6供电。所述充电电路4可以为电容器或蓄电池(图1示出得失电容器的形式)。
所述纳米发电机1可以为纳米摩擦发电机，包括转盘式纳米摩擦发电机和滚筒型纳米摩擦发电机。
图2示出了本实用新型实施例中转盘式纳米摩擦发电机的结构图。如图2所示，所述转盘式纳米摩擦发电机核心部件包括一对或多对位于中心轴13上的能够相对滑动的第一摩擦件11和第二摩擦件12。其中，第一摩擦件11和第二摩擦件12分别包括数量相同的多个子部件，且每个子部件均为扇形叶片状。构成第一摩擦件11的多个子部件大小相同且间隔均匀，构成第二摩擦件11的多个子部件大小相同且间隔均匀，且构成第一摩擦件的每个子部件始终与构成第二摩擦件的多个子部件之一相接触。第一摩擦件11和第二摩擦件12的多个子部件外表面(两者不会发生接触的表面)分别镀有一层金属电极，金属电极上具有向外引出的导线，且第一摩擦件11由如金属铝(A1)或铜、铂等金属制成，第二摩擦件12由如聚酰亚胺(Kapton)或聚四氟乙烯等高分子绝缘材料制成。如果是所述纳米摩擦发电机包括多对摩擦件，则可以通过并联方式，将所有的第一摩擦件11相互连接，所有的第二摩擦件12相互连接，以提高发电机产生的总电流。其中，每对摩擦件可相对中心轴进行滑动，并且在滑动过程中能够产生摩擦电荷，所产生的摩擦电荷通过位于第一摩擦件11和第二摩擦件12外表面的金属电极上的导线引出。该纳米摩擦发电机外面通过密闭罩密封起来，防止进水。所述密闭罩可采用刚性材料制成。所述纳米摩擦发电机中心轴13的另一端连接至驱动叶轮2。所述纳米摩擦发电机转动的动力来源可以是风力或水流等流体，即风力或水流带动所述驱动叶轮2转动，进而通过中心转轴引起所述纳米摩擦发电机上的第一摩擦件和第二摩擦件相对滑动摩擦。
这种纳米发电机可以扩展到所有以旋转形式发电的纳米发电机。除旋转摩擦类型的发电机外，还包括滚筒型纳米发电机等。
图3示出了本实用新型实施例中滚筒型纳米摩擦发电机的结构图。如图3所示，所述滚筒型纳米摩擦发电机包括内筒和外筒(图中未示出)。所述内筒外表面设置有第一摩擦件21，所述外筒内表面设置有第二摩擦件22，第一摩擦件21和第二摩擦件22相对摩擦接触，所述内筒或外筒的一底端通过中心转轴23连接至所述驱动叶轮2。其中，第一摩擦件21和第二摩擦件22的外表面分别镀有一层金属电极，金属电极上具有向外引出的导线，且第一摩擦件21由如金属铝(A1)或铜、铂等金属制成，第二摩擦件22由如聚酰亚胺(Kapton)或聚四氟乙烯等高分子绝缘材料制成。其中，所述内筒或外筒在中心轴的带动下可相对外筒或内筒滑动，在滑动中，第一摩擦件21和第二摩擦件22相对摩擦滑动，并且在滑动过程中能够产生摩擦电荷，所产生的摩擦电荷通过位于第一摩擦件21和第二摩擦件22表面设置的金属电极(图中未示出)上的导线引出。所述外筒和内筒采用刚性材料制成，且整体上密封。
可选地，所述第一摩擦件21和第二摩擦件22分别包括相同数量的多个子部件，构成第一摩擦件21的各个子部件大小相等且在圆周上问隔均匀分布，构成所述第二摩擦件22的各子部件大小相等且在圆周上间隔均匀分布，且第一摩擦件21的每个子部件与第二摩擦件22的多个子部件之一始终接触。所述纳米摩擦发电机转动的动力来源可以是风力或水流，即风力或水流带动所述驱动叶轮2转动，进而通过中心转轴引起所述纳米摩擦发电机上的第一摩擦件和第二摩擦件相对滑动摩擦。
对于转盘式纳米摩擦发电机或者滚筒型纳米摩擦发电机，第一摩擦件的多个子部件上设置的金属电极并联连接，形成发电机的一个输出端；第二摩擦件上的多个子部件上设置的金属电极并联连接，形成发电机的另一个输出端，在这两个输出端之间连接整流电路。
这种纳米发电机***可以收集生活中来自自然界的风、流水等动能，转化为可储存的电能。该纳米发电机***结构简单，成本低廉，无污染，适用于所有具有风力资源和水资源的地区。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种纳米发电机***，其包括：
纳米摩擦发电机，其用于在外力作用下产生交流电流；
整流电路，其用于将所述交流电流整合成直流电信号；
充电电路，其用于在充电模式下存储整流电路输出的直流电，在供电模式下，用于向用电器供电；
开关，其用于控制所述纳米发电机***处于供电模式或者充电模式。
2.如权利要求1所述的发电机***，其特征在于，所述纳米发电机为转盘式纳米摩擦发电机或滚筒型纳米摩擦发电机。
3.如权利要求2所述的发电机***，其特征在于，所述纳米摩擦发电机为转盘式纳米摩擦发电机，其包括相互摩擦接触的第一摩擦件和第二摩擦件，第一摩擦件和第二摩擦件通过中心轴接触设置，所述中心轴的另一端连接至驱动叶轮，所述驱动叶轮在外力作用下通过中心轴带动第一摩擦件和第二摩擦件相对滑动摩擦。
4.如权利要求3所述的发电机***，其特征在于，所述第一摩擦件和第二摩擦件分别包括数量相同的多个子部件，构成第一摩擦件的多个子部件大小相同且间隔均匀，构成第二摩擦件的多个子部件大小相同且间隔均匀，且构成第一摩擦件的每个子部件始终与构成第二摩擦件的多个子部件之一相接触。
5.如权利要求4所述的发电机***，其特征在于，所述第一摩擦件和第二摩擦件的多个子部件均为扇形叶片状，且每个子部件外表面均设置有金属电极。
6.如权利要求2所述的发电机***，其特征在于，所述纳米摩擦发电机为滚筒型纳米摩擦发电机，其包括内筒和外筒，所述内筒外表面设置有第一摩擦件，所述外筒内表面设置有第二摩擦件，且第一摩擦件和第二摩擦件相对摩擦接触。
7.如权利要求6所述的发电机***，其特征在于，所述外筒或内筒的一底端通过中心轴连接至驱动叶轮，所述驱动叶轮在外力作用下通过中心轴带动外筒或内筒相对内筒或外筒滑动。
8.如权利要求6所述的发电机***，其特征在于，所述第一摩擦件和第二摩擦件分别包括数量相同的多个子部件，第一摩擦件的多个子部件在圆周方向上均匀分布且大小相同，第二摩擦件的多个子部件在圆周方向上均匀分布且大小相同，且第一摩擦件的多个子部件始终与所述第一摩擦件的多个子部件之一相接触。
9.如权利要求8所述的发电机***，其特征在于，所述第一摩擦件和第二摩擦件的多个子部件表面分别设置有金属电极。
10.如权利要求3-9任一项所述的发电机***，其特征在于，所述第一摩擦件由金属制成，所述第二摩擦件由高分子绝缘材料制成。
11.如权利要求10所述的发电机***，其特征在于，所述金属包括铝、铜和铂；所述高分子绝缘材料包括聚酰亚胺和聚四氟乙烯。
12.如权利要求4或8所述的发电机***，其特征在于，所述第一摩擦件的多个子部件上设置的金属电极并联连接，所述第二摩擦件上的多个子部件上设置的金属电极并联连接。
13.如权利要求1-9、11任一项所述的发电机***，其特征在于，所述纳米发电机***通过密封罩封装。
14.如权利要求6-9任一项所述的发电机***，其特征在于，所述内筒和外筒由刚性材料制成。
15.如权利要求10所述的发电机***，其特征在于，所述纳米发电机***通过密封罩封装。
16.如权利要求12所述的发电机***，其特征在于，所述纳米发电机***通过密封罩封装。
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