本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)，尤其涉及一種密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

物體和物體之間相互摩擦?xí)r會使一方帶上負(fù)電，另一方帶上正電，這種由于物體間摩擦而產(chǎn)生的電叫摩擦電。摩擦電是自然界最常見的現(xiàn)象之一，且摩擦電的產(chǎn)生條件非常寬泛。依據(jù)物體摩擦發(fā)電現(xiàn)象研制的一類發(fā)電機(jī)稱為摩擦發(fā)電機(jī)。

目前，采用納米摩擦材料制作而成的摩擦發(fā)電機(jī)由于具有靈敏度高、適用范圍廣等特點(diǎn)，得到了較為普遍的應(yīng)用且獲得了廣泛的好評。但現(xiàn)有的摩擦發(fā)電機(jī)在使用過程中，由于發(fā)電組件的材質(zhì)及結(jié)構(gòu)的原因，極容易受到外部空氣、水及其它污染物的影響，從而對摩擦發(fā)電機(jī)的整體發(fā)電性能造成干擾。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可用于檢測氣流流動，同時不易受外界振動干擾的密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)的具體技術(shù)方案為：

一種密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)，包括：第一腔室，為密封腔室；第一摩擦發(fā)電組件和第二摩擦發(fā)電組件，層疊設(shè)置在第一腔室中；氣動組件，與所述第一摩擦發(fā)電組件相連，所述氣動組件可感知?dú)鈮鹤兓l(fā)生位移并帶動所述第一摩擦發(fā)電組件相對于第二摩擦發(fā)電組件移動，使得所述第一摩擦發(fā)電組件和第二摩擦發(fā)電組件之間互相摩擦，以產(chǎn)生電能。

與現(xiàn)有的摩擦發(fā)電機(jī)相比，本發(fā)明的密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于：

1)本發(fā)明的密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)在檢測氣流和利用氣流發(fā)電過程中，可使內(nèi)部的摩擦發(fā)電組件處于相對密閉的環(huán)境中，隔絕了外部空氣、水及其它污染物，避免了其對發(fā)電性能的干擾。

2)本發(fā)明的密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)可用于檢測氣流的流動和利用氣流發(fā)電，且由于將摩擦發(fā)電組件處于密封的環(huán)境中，增強(qiáng)了摩擦發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性，擴(kuò)大了使用范圍。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)的立體圖；

圖2為本發(fā)明的密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)的剖視圖；

圖3為本發(fā)明的密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)的拆分圖；

圖4為圖3中的透氣屏蔽罩的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖3中的上殼體部分的拆分圖；

圖6為圖5中的上殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為圖5中的殼體內(nèi)部組件的拆分圖；

圖8為圖3中的下殼體部分的拆分圖；

圖9為本發(fā)明的密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)中的摩擦發(fā)電組件的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明的密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)中的摩擦發(fā)電組件的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本發(fā)明的密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)中的摩擦發(fā)電組件的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為本發(fā)明的密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)中的摩擦發(fā)電組件的第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了更好的了解本發(fā)明的目的、結(jié)構(gòu)及功能，下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一種密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

如圖1至圖12所示，本發(fā)明的密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)包括第一腔室、第一摩擦發(fā)電組件、第二摩擦發(fā)電組件和氣動組件。其中，第一腔室為密封腔室，第一摩擦發(fā)電組件和第二摩擦發(fā)電組件層疊設(shè)置在第一腔室中。氣動組件與第一腔室中的第一摩擦發(fā)電組件相連，氣動組件可感知?dú)鈮鹤兓l(fā)生位移并帶動第一摩擦發(fā)電組件相對于第二摩擦發(fā)電組件移動，使得第一摩擦發(fā)電組件和第二摩擦發(fā)電組件之間互相摩擦，以產(chǎn)生電能。此外，本發(fā)明的第一摩擦發(fā)電組件和第二摩擦發(fā)電組件相對的兩個表面接觸設(shè)置，在氣動組件的帶動下，第一摩擦組件能夠和第二摩擦發(fā)電組件分離與接觸，以產(chǎn)生電能。

進(jìn)一步，本發(fā)明的摩擦發(fā)電機(jī)還包括第二腔室。其中，氣動組件設(shè)置在第二腔室中，第二腔室的壁面上設(shè)置有氣孔，氣體可通過壁面上的氣孔在第二腔室的內(nèi)、外流動，以使第二腔室內(nèi)的氣壓發(fā)生變化，氣動組件能夠在氣壓變化所產(chǎn)生的壓差的作用下往復(fù)移動。

進(jìn)一步，第二腔室的壁面上的氣孔包括第一氣孔和第二氣孔，且氣動組件將第二腔室分隔成吸氣腔室與進(jìn)氣腔室，其中，第一氣孔與吸氣腔室連通，第二氣孔與進(jìn)氣腔室連通。由此，當(dāng)通過第一氣孔將吸氣腔室內(nèi)的氣體吸出時，吸氣腔室內(nèi)氣壓降低，而進(jìn)氣腔室通過第二氣孔與外界大氣壓連通，所以兩個腔室之間產(chǎn)生壓差，進(jìn)而會帶動氣動組件移動。當(dāng)然，應(yīng)注意的是，本發(fā)明中的氣孔結(jié)構(gòu)并不局限于此，任何可以實(shí)現(xiàn)通過氣流推動氣動組件移動的形式均可應(yīng)用于本發(fā)明中。

本發(fā)明的密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)在檢測氣流和利用氣流發(fā)電過程中，可使內(nèi)部的摩擦發(fā)電機(jī)組件處于相對密閉的環(huán)境中，隔絕了外部空氣、水及其它污染物，避免了其對發(fā)電性能的干擾。

下面結(jié)合圖1至圖8對本發(fā)明的密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)包括上殼體100和下殼體200，上殼體100和下殼體200之間設(shè)置有密封彈性薄膜300。其中，下殼體200為內(nèi)部具有空腔且一端具有開口的桶狀結(jié)構(gòu)，密封彈性薄膜300封閉在下殼體200的開口處，以與下殼體200形成第一腔室；同理，密封彈性薄膜300與上殼體100形成第二腔室。此外，第一摩擦發(fā)電組件500和第二摩擦發(fā)電組件600位于下殼體200內(nèi)部的空腔中，氣動組件位于上殼體100的空腔中。

進(jìn)一步，如圖2、圖3和圖6所示，上殼體100的頂壁上形成有第一氣孔110，側(cè)壁上形成有第二氣孔120，氣動組件位于上殼體100上的第一氣孔110和第二氣孔120之間。此外，如圖3所示，本實(shí)施例中，上殼體100的頂壁為可拆卸的透氣屏蔽罩140，第一氣孔110形成在透氣屏蔽罩140上，且透氣屏蔽罩140的底部向下延伸形成有防堵凸起141，以防止透氣屏蔽罩140上的第一氣孔110被封堵，影響氣體的流通。

進(jìn)一步，如圖2和圖7所示，氣動組件包括振動片400。其中，振動片400活動設(shè)置在上殼體100的內(nèi)部，且振動片400的邊緣與上殼體100內(nèi)部腔室的內(nèi)壁之間氣密性接觸。此外，振動片400與密封彈性薄膜300的上端面相連，具體如圖2中所示為二者通過一連接件間接連接；而密封彈性薄膜300的下端面與第一摩擦發(fā)電組件500相連，具體如圖2中所示為二者也是通過一連接件間接連接。

進(jìn)一步，振動片400將第二腔室分隔成吸氣腔室與進(jìn)氣腔室，振動片400與上殼體100的頂壁之間為吸氣腔室，振動片400與密封彈性薄膜300之間為進(jìn)氣腔室，且吸氣腔室與第一氣孔110連通，進(jìn)氣腔室與第二氣孔120連通。由此，振動片400可在通過吸氣腔室與進(jìn)氣腔室之間壓差的作用下往復(fù)移動，并能夠通過密封彈性薄膜300帶動第一摩擦發(fā)電組件500移動，以與第二摩擦發(fā)電組件600接觸與分離。此外，應(yīng)注意的是，本發(fā)明中振動片的移動可以是在流動氣體在第一腔室和第二腔室之間流通產(chǎn)生的壓差壓力、振動片及第一摩擦發(fā)電組件自身的重力、密封彈性薄膜形變所產(chǎn)生的彈力等共同作用下實(shí)現(xiàn)，也可以是僅利用其中的部分力組合完成。

進(jìn)一步，如圖5所示，上殼體100的內(nèi)壁面上形成有導(dǎo)向凸起130，振 動片400的邊緣處對應(yīng)形成有導(dǎo)向凹槽410，導(dǎo)向凸起130可卡設(shè)在導(dǎo)向凹槽410中，以導(dǎo)引振動片400在上殼體100中往復(fù)移動。具體來說，上殼體100的內(nèi)壁面上間隔形成有至少兩個導(dǎo)向凸起130(本實(shí)施例中的導(dǎo)向凸起130為四個，如圖6所示)，且導(dǎo)向凸起130在振動片400移動方向上的長度不同(本實(shí)施例中的兩個導(dǎo)向凸起130與上殼體100等高，另外兩個導(dǎo)向凸起130短于上殼體100的高度，如圖6所示)。由此，在振動片400移動過程中，振動片400上的導(dǎo)向凹槽410可與長度最短的導(dǎo)向凸起130分離并形成氣流通道，以使吸氣腔室與進(jìn)氣腔室之間連通。

進(jìn)一步，如圖8所示，第一摩擦發(fā)電組件500和第二摩擦發(fā)電組件600相對設(shè)置在下殼體200中。其中，第一摩擦發(fā)電組件500與密封彈性薄膜300相連(根據(jù)需要，如圖7所示，可以選擇在第一摩擦發(fā)電組件500與密封彈性薄膜300之間設(shè)置有固定板700，以便在第一摩擦發(fā)電組件500剛性不足的情況下增強(qiáng)連接的牢固性)，第二摩擦發(fā)電組件600與下殼體200的底面之間設(shè)置有絕緣組件800，絕緣組件800用于消除殼體對摩擦發(fā)電組件的干擾。

進(jìn)一步，本發(fā)明中的上殼體100和下殼體200的外部可采用涂鍍金屬層或加金屬屏蔽層的方法，或者使振動片400、密封彈性薄膜300具有屏蔽功能，用以增強(qiáng)摩擦發(fā)電機(jī)的屏蔽效果。具體來說，當(dāng)上殼體100與下殼體200選用金屬材料時，它們可以組成電磁屏蔽罩，對摩擦發(fā)電機(jī)組件起到電磁屏蔽作用；而當(dāng)上殼體100與下殼體200選用非金屬材料時，可在上殼體100與下殼體200外側(cè)設(shè)置電磁屏蔽層。。

由此，如圖1至圖8所示，本發(fā)明的密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)的工作原理為：

當(dāng)與第一氣孔110連通的外部環(huán)境的氣壓發(fā)生改變(如氣壓降低)或有氣流流通時，上殼體100的頂壁(透氣屏蔽罩140)與振動片400之間形成的吸氣腔室內(nèi)的氣體便會通過上殼體100頂壁上的第一氣孔110導(dǎo)出，使吸氣腔室內(nèi)形成負(fù)壓環(huán)境；而密封彈性薄膜300與振動片400之間形成的進(jìn)氣腔室通過第二氣孔120與外界大氣壓連通，所以其氣壓保持不變。

此時，振動片400的上、下兩側(cè)便會形成壓差，使得振動片400能夠克 服密封彈性薄膜300的拉力(和/或振動片400及第一摩擦發(fā)電組件500自身的重力)沿上殼體100內(nèi)部的導(dǎo)向凸起130向上滑動，而外部氣體可以繼續(xù)通過上殼體100側(cè)壁上的第二氣孔120進(jìn)入密封彈性薄膜300與振動片400之間形成的進(jìn)氣腔室中，從而保持振動片400上、下的壓差。

當(dāng)振動片400向上移動，使得振動片400上的導(dǎo)向凹槽410與上殼體100的內(nèi)壁面上較短的導(dǎo)向凸起130脫離時，上殼體100的頂壁(透氣屏蔽罩140)與振動片400之間形成的吸氣腔室和密封彈性薄膜300與振動片400之間形成的進(jìn)氣腔室便會流體連通，振動片400下方的氣體可通過振動片400上的導(dǎo)向凹槽410流到振動片400的上方，從而使得振動片400上、下兩側(cè)的壓差消失。

此時，振動片400會在密封彈性薄膜300的反彈力(和或振動片400及第一摩擦發(fā)電組件500自身的重力)的作用下向下運(yùn)動，并使得振動片400上的導(dǎo)向凹槽410與上殼體100的內(nèi)壁面上較短的導(dǎo)向凸起130再次卡合。重復(fù)上述過程便可以達(dá)到振動片400上下往復(fù)移動的效果。由此，上下往復(fù)移動的振動片400便可帶動依次連接的密封彈性薄膜300、固定板700和第一摩擦發(fā)電組件500上下往復(fù)移動，從而使得初始狀態(tài)下相互接觸的第一摩擦發(fā)電組件500和第二摩擦發(fā)電組件600周期性的分離和接觸，以產(chǎn)生電能。

下面結(jié)合圖9至圖12對本發(fā)明的密封式氣動摩擦發(fā)電機(jī)中的摩擦發(fā)電組件的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。

如圖9所示，其為本發(fā)明中的摩擦發(fā)電組件的第一實(shí)施例。本實(shí)施例中，第一摩擦發(fā)電組件500包括層疊設(shè)置的第一電極層510和第一高分子聚合物絕緣層520，第二摩擦發(fā)電組件600包括層疊設(shè)置的第二電極層610和第二高分子聚合物絕緣層620，其中，第一高分子聚合物絕緣層520和第二高分子聚合物絕緣層620相對設(shè)置形成摩擦界面，第一高分子聚合物絕緣層520和第二高分子聚合物絕緣層620的表面相互摩擦可產(chǎn)生靜電荷，第一電極層510和第二電極層610為摩擦發(fā)電機(jī)的輸出電極。

進(jìn)一步，第一高分子聚合物絕緣層520和第二高分子聚合物絕緣層620為選自聚酰亞胺、苯胺甲醛樹脂、聚甲醛、乙基纖維素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚乙二醇丁二酸酯、纖維素、纖維素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚 鄰苯二甲酸二烯丙酯、纖維素海綿、再生海綿、聚氨酯彈性體、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、人造纖維、聚甲基，甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯柔性海綿、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、甲醛苯酚、氯丁橡膠、丁二烯丙烯共聚物、天然橡膠、聚丙烯腈、丙烯腈氯乙烯和聚乙烯丙二酚碳酸鹽中的任意一種。應(yīng)注意的是，本實(shí)施例中的第一高分子聚合物絕緣層520和第二高分子聚合物絕緣層620優(yōu)選采用不同的材料制作。

進(jìn)一步，第一電極層510和第二電極層610所用材料是銦錫氧化物、石墨烯、銀納米線膜、金屬或合金；其中，金屬是金、銀、鉑、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、錫、鐵、錳、鉬、鎢或釩；合金是鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、錳合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、鉍合金、銦合金、鎵合金、鎢合金、鉬合金、鈮合金或鉭合金。

如圖10所示，其為本發(fā)明中的摩擦發(fā)電組件的第二實(shí)施例。本實(shí)施例中，第一摩擦發(fā)電組件500包括層疊設(shè)置的第一電極層510和第一高分子聚合物絕緣層520，第二摩擦發(fā)電組件600包括第二高分子聚合物絕緣層620，其中，第一高分子聚合物絕緣層520和第二高分子聚合物絕緣層620相對設(shè)置形成摩擦界面，第一高分子聚合物絕緣層520和第二高分子聚合物絕緣層620的表面相互摩擦可產(chǎn)生靜電荷，第一電極層510和外部接地電極如金屬外殼為摩擦發(fā)電機(jī)的輸出電極。應(yīng)注意的是，本實(shí)施例中的第一高分子聚合物絕緣層520和第二高分子聚合物絕緣層620優(yōu)選采用不同的材料制作。參考上述摩擦發(fā)電組件的第一種結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以較容易地理解本實(shí)施例的工作原理、其余結(jié)構(gòu)設(shè)置方式、材料選取等，此處不再贅述。

如圖11所示，其為本發(fā)明中的摩擦發(fā)電組件的第三實(shí)施例。本實(shí)施例中，第一摩擦發(fā)電組件500包括第一電極層510，第二摩擦發(fā)電組件600包括層疊設(shè)置的第二電極層610和第二高分子聚合物絕緣層620，其中，第一電極層510和第二高分子聚合物絕緣層620相對設(shè)置形成摩擦界面，第一電極層510和第二高分子聚合物絕緣層620的表面相互摩擦可產(chǎn)生靜電荷，第一電極層510和第二電極層610為摩擦發(fā)電機(jī)的輸出電極。參考上述摩擦發(fā)電組件的第一種結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以較容易地理解本實(shí)施例的工作原 理、其余結(jié)構(gòu)設(shè)置方式、材料選取等，此處不再贅述。

如圖12所示，其為本發(fā)明中的摩擦發(fā)電組件的第四實(shí)施例。本實(shí)施例中，第一摩擦發(fā)電組件500包括第一電極層510，第二摩擦發(fā)電組件600包括第二高分子聚合物絕緣層620，其中，第一電極層510和第二高分子聚合物絕緣層620相對設(shè)置形成摩擦界面，第一電極層510和第二高分子聚合物絕緣層620的表面相互摩擦可產(chǎn)生靜電荷，第一電極層510和外部接地電極如金屬外殼為摩擦發(fā)電機(jī)的輸出電極。參考上述摩擦發(fā)電組件的第一種結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以較容易地理解本實(shí)施例的工作原理、其余結(jié)構(gòu)設(shè)置方式、材料選取等，此處不再贅述。

以上借助具體實(shí)施例對本發(fā)明做了進(jìn)一步描述，但是應(yīng)該理解的是，這里具體的描述，不應(yīng)理解為對本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的限定，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員在閱讀本說明書后對上述實(shí)施例做出的各種修改，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。