本发明公开了一种摩擦双稳态纳米发电装置，包括机架体，机架体的一端设有伸入到机架体内部的悬臂梁结构，悬臂梁结构包括固定在机架体上的钢条，钢条的前端设有摩擦头，摩擦头的两侧设有多根不导电轴，不导电轴上套设有铝套筒；所述钢条与机架体之间设有调节机构；所述机架体内设有与铝套筒摩擦接触的摩擦起电层；所述摩擦头上设有第一磁铁块，所述机架体上经控制结构设有与第一磁铁块配合且相斥的第二磁铁块。本发明具有小巧轻便的特点，能够对生活中由轻微振动产生的能量进行采集。
1.一种摩擦双稳态纳米发电装置，其特征在于：包括机架体（1），机架体（1）的一端设有伸入到机架体（1）内部的悬臂梁结构（2），悬臂梁结构（2）包括固定在机架体（1）上的钢条（3），钢条（3）的前端设有摩擦头（4），摩擦头（4）的两侧设有多根不导电轴（5），不导电轴（5）上套设有铝套筒（6）；所述钢条（3）与机架体（1）之间设有调节机构（7）；所述机架体（1）内设有与铝套筒（6）摩擦接触的摩擦起电层（8）；所述摩擦头（4）上设有第一磁铁块（9），所述机架体（1）上经控制结构（10）设有与第一磁铁块（9）配合且相斥的第二磁铁块（11）；所述控制结构（10）包括嵌设在机架体（1）侧壁上的定位块（22），定位块（22）内设有丝杆（23），所述第二磁铁块（11）设置在丝杆（23）的内端部，所述机架体（1）的内部用于收纳第二磁铁块（11）的U型板（24），所述U型板（24）与第二磁铁块（11）之间设有压紧弹簧（25）；所述丝杆（23）的外端部设有调节把手（26），调节把手（26）通过丝杆（23）旋转，从而改变第一磁铁块（9）和第二磁铁块（11）之间的位置；所述摩擦头（4）的两侧设有安装座（27），安装座（27）上设有多个竖直设置的安装槽（28），多个所述不导电轴（5）从上至下依次设置在安装槽（28）内，且能在安装槽（28）滚动；所述摩擦起电层（8）包括固定机架体（1）上的侧板（18），侧板（18）上设有海绵层（19），海绵层（19）上嵌设有多个铜箔电极块（20），多个铜箔电极块（20）的表面铺设有与铝套筒（6）摩擦接触的APEC层（21）；相邻的铜箔电极块（20）之间经导线连接；相邻铝套筒（6）的间距是相邻铜箔电极块（20）的间距的两倍；所述钢条（3）产生上下的晃动，由于摩擦头（4）上的第一磁铁块（9）与经控制结构（10）设置在机架体（1）上第二磁铁块（11）发生异极相斥产生力的作用，从而发生双稳态上下摆动。
2.根据权利要求1所述的摩擦双稳态纳米发电装置，其特征在于：所述调节机构（7）包括套设在钢条（3）上的调节板（12），调节板（12）上设有供钢条（3）穿过的通孔（13），调节板（12）的两端设有螺纹柱（14），所述机架体（1）上设有与钢条（3）平行的且供螺纹柱（14）穿过的滑槽（15），所述螺纹柱（14）上设有紧固螺帽（16）。
3.根据权利要求2所述的摩擦双稳态纳米发电装置，其特征在于：所述螺纹柱（14）上套设有垫圈（17）。
4.根据权利要求1所述的摩擦双稳态纳米发电装置，其特征在于：所述铜箔电极块（20）部分嵌设在海绵层（19）内。
5.根据权利要求1所述的摩擦双稳态纳米发电装置，其特征在于：所述不导电轴（5）的轴面高于安装座（27）的侧面。
一种摩擦双稳态纳米发电装置
技术领域
[0001] 本发明涉及摩擦发电技术领域，特别涉及一种摩擦双稳态纳米发电装置。
背景技术
[0002] 能源是人类一切活动的物质基础但在当今现代，资源不断匮乏，世界处在一个能源危机之中。因此可再生新能源发展和利用无疑就有开拓的重要意义。未来世界能源供应和消费将向多元化、清洁化、高效化、全球化和市场化方向发展。机械能作为一种可再生能源，广泛的存在于我们日常的生活环境中，因此将环境中的机械能转化为电能被认为是一种很有前途的的可再生能源技术。针对这一现象，摩擦纳米发电机的出现，为即将面临的资源问题带来一丝曙光，摩擦纳米发电机的出现为收集生活中一些被忽视的能量提供了可能。但现在大多数摩擦纳米发电机并不适用于采集人们日常生活中的能量。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于，提供一种摩擦双稳态纳米发电装置。本发明具有小巧轻便的特点，能够对生活中由轻微振动产生的能量进行采集。
[0004] 本发明的技术方案：一种摩擦双稳态纳米发电装置，包括机架体，机架体的一端设有伸入到机架体内部的悬臂梁结构，悬臂梁结构包括固定在机架体上的钢条，钢条的前端设有摩擦头，摩擦头的两侧设有多根不导电轴，不导电轴上套设有铝套筒；所述钢条与机架体之间设有调节机构；所述机架体内设有与铝套筒摩擦接触的摩擦起电层；所述摩擦头上设有第一磁铁块，所述机架体上经控制结构设有与第一磁铁块配合且相斥的第二磁铁块。
[0005] 上述的摩擦双稳态纳米发电装置中，所述调节机构包括套设在钢条上的调节板，调节板上设有供钢条穿过的通孔，调节板的两端设有螺纹柱，所述机架体上设有与钢条平行的且供螺纹柱穿过的滑槽，所述螺纹柱上设有紧固螺帽。
[0006] 前述的摩擦双稳态纳米发电装置中，所述螺纹柱上套设有垫圈。
[0007] 前述的摩擦双稳态纳米发电装置中，所述摩擦起电层包括固定机架体上的侧板，侧板上设有海绵层，海绵层上嵌设有多个铜箔电极块，多个铜箔电极块的表面铺设有与铝套筒摩擦接触的APEC层。
[0008] 前述的摩擦双稳态纳米发电装置，相邻的铜箔电极块之间经导线连接。
[0009] 前述的摩擦双稳态纳米发电装置中，所述铜箔电极块部分嵌设在海绵层内。
[0010] 前述的摩擦双稳态纳米发电装置中，所述控制结构包括嵌设在机架体侧壁上的定位块，定位块内设有丝杆，所述第二磁铁块设置在丝杆的内端部。
[0011] 前述的摩擦双稳态纳米发电装置中，所述机架体的内部用于收纳第二磁铁块的U型板，所述U型板与第二磁铁块之间设有压紧弹簧；所述丝杆的外端部设有调节把手。
[0012] 前述的摩擦双稳态纳米发电装置中，所述摩擦头的两侧设有安装座，安装座上设有多个竖直设置的安装槽，多个所述不导电轴呈上下滚动状态设置在安装槽内。
[0013] 前述的摩擦双稳态纳米发电装置中，所述不导电轴的轴面高于安装座的侧面。
[0014] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0015] 1、本发明在产生机械运动时，使得钢条产生上下的晃动，此时由于摩擦头上的第一磁铁块与经控制结构设置在机架体上第二磁铁块发生异极相斥产生力的作用，从而发生双稳态上下摆动，此时摩擦头两侧不导电轴上的铝套筒会与摩擦起电层发生摩擦，进行摩擦生电，来对振动产生的能量进行采集。本发明具有小巧轻便的特点，能够对生活中由轻微振动产生的能量进行采集。此外本发明可以利用简单存在的机械运动来地收集电能，为一些设备提供电能，并且能量转换率高、尺寸小、成本低、绿色环保等特点。
[0016] 2、本发明通过在钢条与机架体之间设置调节机构，其中调节机构包括套设在钢条上的调节板，调节板上设有供钢条穿过的通孔，调节板的两端设有螺纹柱，所述机架体上设有与钢条平行的且供螺纹柱穿过的滑槽，所述螺纹柱上设有紧固螺帽,因为不同的机械运动会后不同的频率，调节机构是通过调节调节板前后的位置，从而实现夹持的位置的改变，进而改变钢条本身的频率，实现共振，让钢条的振幅达到最大，提高发电效率。
[0017] 3、本发明中的控制结构包括嵌设在机架体侧壁上的定位块，定位块内设有丝杆，所述第二磁铁块设置在丝杆的内端部，是通过丝杆旋转，从而改变第一磁铁块和第二磁铁块之间的位置，而影响与第一磁铁的互斥力，改变了双稳态的大小，进而也能改变振幅大小。
附图说明
[0018] 图1是本发明的结构示意图；
[0019] 图2是摩擦头的结构示意图；
[0020] 图3是调节机构的结构示意图；
[0021] 图4是摩擦起电层的局部结构示意图；
[0022] 图5是控制结构的内部结构示意图；
[0023] 图6实施例中摩擦发电的初始状态图；
[0024] 图7是实施例中摩擦起电的电流移动状态图。
[0025] 1、机架体；2、悬臂梁结构；3、钢条；4、摩擦头；5、不导电轴；6、铝套筒；7、调节机构；8、摩擦起电层；9、第一磁铁块；10、控制结构；11、第二磁铁块；12、调节板；13、通孔；14、螺纹柱；15、滑槽；16、紧固螺帽；17、垫圈；18、侧板；19、海绵层；20、铜箔电极块；21、APEC层；22、定位块；23、丝杆；24、U型板；25、压紧弹簧；26、调节把手；27、安装座；28、安装槽。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
[0027] 实施例：一种摩擦双稳态纳米发电装置，如图1-7所示，包括机架体1，机架体1的一端设有伸入到机架体1内部的悬臂梁结构2，悬臂梁结构2包括固定在机架体1上的钢条3，钢条3的前端设有摩擦头4，摩擦头4的两侧设有多根不导电轴5，不导电轴5上套设有；所述钢条3与机架体1之间设有调节机构7；所述机架体1内设有与铝套筒6摩擦接触的摩擦起电层8；所述摩擦头4上设有第一磁铁块9，所述机架体1上经控制结构10设有与第一磁铁块9配合且相斥的第二磁铁块11。在产生机械运动时，使得钢条3产生上下的晃动，此时由于摩擦头4上的第一磁铁块9与经控制结构10设置在机架体1上第二磁铁块11发生异极相斥产生力的作用，从而发生双稳态上下摆动，此时摩擦头4两侧不导电轴5上的铝套筒6会与摩擦起电层
8发生摩擦。本发明具有小巧轻便的特点，能够对生活中由轻微振动产生的能量进行采集。
此外本发明可以利用简单存在的机械运动来地收集电能，为一些设备提供电能，并且能量转换率高、尺寸小、成本低、绿色环保等特点。
[0028] 如图3所示，所述调节机构7包括套设在钢条3上的调节板12，调节板12上设有供钢条3穿过的通孔13，调节板12的两端设有螺纹柱14，所述机架体1上设有与钢条3平行的且供螺纹柱14穿过的滑槽15，所述螺纹柱14上设有紧固螺帽16。因为不同的机械运动会后不同的频率，调节机构是通过调节调节板12前后的位置，从而实现夹持的位置的改变，进而改变钢条3本身的频率，实现共振，让钢条3的振幅达到最大，提高发电效率。
[0029] 所述螺纹柱14上套设有垫圈17。
[0030] 如图4所示，所述摩擦起电层8包括固定机架体1上的侧板18，侧板18上设有海绵层19，海绵层19上嵌设有多个铜箔电极块20，多个铜箔电极块20的表面铺设有与铝套筒6摩擦接触的APEC层21，相邻的铜箔电极块20之间经导线连接。由于APEC层21易得到电子，铝套筒
6易失去电子，使得铝的电子转移到APEC层21上去了。APEC层21是附着在铜箔电极块20上的，由于上下相邻之间的铝套筒6间距是铜箔电极块20的两倍，所以当铝套筒6和铜箔电极块20不相对时，根据电荷平衡原理，需要铜箔电极块20失去电子带正电才能平衡，所以此时的电子只能是与这块铜箔电极块20相连的铜片上获得，此时相连接铜箔电极块20则与铝套筒6相对，由于APEC层21是片状的，得到的电子被分散了，而铝套筒6是条状的，因此需要被连接的铜箔电极块20得到电子带负电，电子的定向流动则就形成了电流。
[0031] 所述铜箔电极块18部分嵌设在海绵层19内。
[0032] 如图5所示，所述控制结构10包括嵌设在机架体1侧壁上的定位块22，定位块22内设有丝杆23，所述第二磁铁块11设置在丝杆23的内端部。
[0033] 所述机架体1的内部用于收纳第二磁铁块11的U型板24，所述U型板24与第二磁铁块11之间设有压紧弹簧25；所述丝杆23的外端部设有调节把手26，是通过丝杆23旋转，从而改变第一磁铁块9和第二磁铁块11之间的位置，而影响与第一磁铁9的互斥力，改变了双稳态的大小，进而也能改变钢条3振幅大小。
[0034] 所述摩擦头4的两侧设有安装座27，安装座27上设有多个竖直设置的安装槽28，多个所述不导电轴5呈上下滚动状态设置在安装槽28内，所述不导电轴5的轴面高于安装座27的侧面。
[0035] 工作原理：在产生机械运动时，使得钢条3产生上下的晃动，此时由于摩擦头4上的第一磁铁块9与经控制结构10设置在机架体1上第二磁铁块11发生异极相斥产生力的作用，从而发生双稳态上下摆动，此时摩擦头4两侧不导电轴5上的铝套筒6会与摩擦起电层8发生摩擦，进行摩擦生电，来对振动产生的能量进行采集。本发明具有小巧轻便的特点，能够对生活中由轻微振动产生的能量进行采集。
[0036] 其中，所述调节机构7包括套设在钢条3上的调节板12，调节板12上设有供钢条3穿过的通孔13，调节板12的两端设有螺纹柱14，所述机架体1上设有与钢条3平行的且供螺纹柱14穿过的滑槽15，所述螺纹柱14上设有紧固螺帽16。因为不同的机械运动会后不同的频率，调节机构是通过调节调节板12前后的位置，从而实现夹持的位置的改变，进而改变钢条3本身的频率，实现共振，让钢条3的振幅达到最大，提高发电效率。
