一种具有低波峰因子和直流输出的多相位转盘式摩擦纳米发电机

本发明属于微纳能源收集领域，具体涉及一种可产生低波峰因子和直流输出的多相位转盘式摩擦纳米发电机。

背景技术：

1、传统的摩擦纳米发电机具有成本低、重量轻、材料和结构选择多样化的优点，这些优点也为其能够投入到智能穿戴、医疗、环保等领域的使用中增添了可能；但不管是智能穿戴设备的运转，还是医疗设备长时间的运行，或者是环保设备需要的动力，其对纳米发电机的输出都具有一定的要求。但是传统的摩擦纳米发电机产生的交流输出无法使用电设备不间断运行，同时自生产生的输出频率也较低。以上所述的问题大大限制了传统纳米发电机在各领域中的使用，导致了其无法全面投入到各产业的使用中去。

2、传统的摩擦纳米发电机即使是在经过人为整流后得到的输出也还是类似于脉冲直流电，若以其直接给电子设备供电，电子设备的工作状态也很不稳定。不但影响工作的持续性和高效性，而且还会减少电子设备的使用寿命；因此，纳米发电机在未来能否得到更为广泛的推广和应用，取决于当下是否能够解决降低纳米发电机的波峰因子、将脉冲直流电转化为稳恒直流电这一难题。

技术实现思路

1、本发明针对目前传统转盘式摩擦纳米发电机产生的输出无法使用电器持续工作的问题，提出了一种具有低波峰因子和直流输出的多相位转盘式摩擦纳米发电机。将多个转盘式摩擦纳米发电机产生的输出分别经过整流，再叠加经过整流后的多组不同相位的脉冲直流电，最终可将其转化为稳恒直流电，从而使摩擦纳米发电机更好地适用于各个领域。以上，从根本上解决了传统转盘式摩擦纳米发电机无法使用电器持续工作的问题。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种具有低波峰因子和直流输出的多相位转盘式摩擦纳米发电机，所述一种具有低波峰因子和直流输出的多相位转盘式摩擦纳米发电机仍然基于静电感应；其包括多组转盘式摩擦纳米发电机、整流电路和发电机组件。

4、所述转盘式摩擦纳米发电机组件包括转动马达、弱电负性材料、强电负性材料和导电材料。

5、强电负性材料和弱电负性材料在进行相对运动时，通过不断切换两种电负性材料之间的接触状态和分离状态，转盘式摩擦纳米发电机产生交流电，将其经过整流后可以得到脉冲直流电。

6、在每一组转盘式摩擦纳米发电机弱电负性材料位置的摆放上，要求相邻各组转盘式摩擦纳米发电机的弱电负性材料两两间朝同一方向(顺时针方向或逆时针方向)依次偏移原位置的角度为q，而各组中粘贴在一起的强电负性材料和导电材料相互对齐。

7、我们令转盘式摩擦纳米发电机的组数为m(m>1)，每组转盘式摩擦纳米发电机上的弱电负性材料个数为n(n>1)，每组转盘式摩擦纳米发电机上的弱电负性材料与弱电负性材料之间相隔的角度为p，相邻各组转盘式摩擦纳米发电机间的弱电负性材料之间相隔的度数为q。随着m、n、p、q的改变，各参数之间的关系为：n×p＝180°，m×q＝p。通过相位叠加，脉冲直流电转化为稳恒直流电。通过这种叠加的方式，我们能得到了可使设备持续工作的稳恒直流电。

8、优选地，所述一种具有低波峰因子和直流输出的多相位转盘式摩擦纳米发电机的一组转盘式摩擦纳米发电机的两基底之间的间隙相隔3～5mm，在此距离下，一组转盘式摩擦纳米发电机的输出为最优。在一定范围内，随着两基底间距离的减小，两种摩擦材料能够更加充分的接触，而接触面积的增大有利于提高转盘式摩擦纳米发电机的输出。当超过该范围时，摩擦纳米发电机的输出不会再有明显的提升，而且随着两基底间距离的逐渐减小，两种摩擦材料的磨损情况还会逐渐变得严重，使用寿命也会有明显的下降。综合考虑所述情况，在3～5mm的情况下转盘式摩擦纳米发电机的输出为最优。

9、优选地，所述转盘式摩擦纳米发电机可以采用以下结构代替：垂直接触分离结构的纳米发电机、平行滑动结构的纳米发电机、单电极接触结构的纳米发电机、滑动式自由移动结构的纳米发电机或接触式自由移动结构的纳米发电机。

10、本发明的有益效果如下：

11、(1)本发明所述一种具有低波峰因子和直流输出的多相位转盘式摩擦纳米发电机工作时，各组转盘式摩擦纳米发电机的输出经过整流后产生的脉冲直流电相位不同，经过叠加后产生的稳恒直流电可以使外部用电器持续工作。

12、(2)本发明所述一种具有低波峰因子和直流输出的多相位转盘式摩擦纳米发电机相对于传统的摩擦纳米发电机而言，可以提高输出的频率，达到提高各产业的生产效率和产品质量的目的。

13、(3)本发明所述一种具有低波峰因子和直流输出的多相位转盘式摩擦纳米发电机结构简单、成本低廉，有利于产业化的推广应用；可以让电器持续且稳定高效率地工作，解决了传统转盘式摩擦纳米发电机输出不稳定的问题。

技术特征：

1.一种具有低波峰因子和直流输出的多相位转盘式摩擦纳米发电机，包括摩擦转盘组成的转盘式摩擦纳米发电机，所述摩擦转盘上的强电负性材料和弱电负性材料在进行相对运动时，通过不断地切换两种电负性材料的分离状态和接触状态，每组转盘式摩擦纳米发电机能够持续且稳定地产生交流电；

2.根据权利要求1所述的一种具有低波峰因子和直流输出的多相位转盘式摩擦纳米发电机，其特征在于：所述转盘式摩擦纳米发电机的直径为10～30cm。

3.根据权利要求2所述的一种具有低波峰因子和直流输出的多相位转盘式摩擦纳米发电机，其特征在于：各组所述转盘式摩擦纳米发电机包括定子和转子，所述定子包括固定在各组所述转盘式摩擦纳米发电机最底部的基底；

4.根据权利要求3所述的一种具有低波峰因子和直流输出的多相位转盘式摩擦纳米发电机，其特征在于：所述基底的直径为14～24cm，厚度为5～10mm的塑料板、橡胶板或玻璃板。

5.根据权利要求4所述的一种具有低波峰因子和直流输出的多相位转盘式摩擦纳米发电机，其特征在于：所述定子顶部设有转子，所述转子同样包括直径为10～30cm，厚度为5～10mm的基底；

6.根据权利要求5所述的一种具有低波峰因子和直流输出的多相位转盘式摩擦纳米发电机，其特征在于：两相邻所述转子在水平面上依次偏移原位置角度q。

7.权利要求6所述的一种具有低波峰因子和直流输出的多相位转盘式摩擦纳米发电机，其特征在于：当多组所述转盘式摩擦纳米发电机同时工作，且单组所述转盘式摩擦纳米发电机的输出都经过整流后，通过叠加不同相位的脉冲直流电，可以得到使用电器持续工作的稳恒直流电，从而达到让用电器持续高效运转的同时又能提高其稳定性的效果。

技术总结
本发明提供了一种具有低波峰因子和直流输出的多相位转盘式摩擦纳米发电机，其组成包括多组转盘式摩擦纳米发电机、整流电路和转盘式摩擦纳米发电机组件。该发明所述的转盘式摩擦纳米发电机组件包括转动马达、弱电负性材料、强电负性材料和导电材料。强电负性材料和弱电负性材料在进行相对运动时，通过不断地切换两种电负性材料的分离状态和接触状态，发电机能够持续且稳定地产生交流电，交流电经过整流电路整流后得到脉冲直流电。通过叠加多组不同相位的脉冲直流电可将其转化为稳恒直流电。稳恒直流电可以直接给电子设备供电，使电子设备可以持续而不间断地工作。

技术研发人员：赵磊,倪兴憶,罗洪春,王新琴,赵鸿宇,张正荣
受保护的技术使用者：兰州城市学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25