一种基于双模式摩擦纳米发电的准零刚度隔振俘能装置的制作方法

本发明涉及俘能，尤其涉及一种基于双模式摩擦纳米发电的准零刚度隔振俘能装置。

背景技术：

1、振动是指物体经过其平衡位置所作的往复的、起伏的、具有重复性的微小或有限运动。振动的种类繁多，形式各异，它普遍存在于自然界、工程和日常生活中；在绝大多数情况下，振动都是有害的，振动会对人类的生产造成破坏，给生活带来诸多不便甚至巨大的危害。

2、采取隔振措施来降低或消除振动的不良影响是十分必要的；根据振动频率分类，振动可分为小于10hz的低频振动，10～1000hz的中频振动及1000hz以上的高频振动，根据统计机械振动主要为中低频强迫振动；传统线性隔振技术的刚度特性限制使得隔振频率与承载能力之间存在矛盾，无法适用于低频隔振；准零刚度隔振器是一种利用正负刚度并联，得到高静刚度和低动刚度的非线性隔振系统；在静力平衡状态，系统具有较大的静刚度，提供了良好的承载能力；在静力平衡位置附近做微幅振动时，系统动刚度趋近于零，实现了较低的隔振起始频率；因此，准零刚度隔振器是一种在保证承载能力的基础上具有良好低频隔振性能的非线性隔振系统；研究振动俘能技术将有害的振动能量转为可利用的电能是有重要价值的；由于几乎所有的机械、设备在工作过程中都会产生振动，这些振动产生的单点能量虽小，但其能源输入稳定、分布广泛，相比传统的太阳能和风能等环境能源，振动能具有更高的功率密度；目前，振动俘能方式主要包括电磁式、静电式、压电式和摩擦纳米发电式等形式。

3、但现有技术中，准零刚度隔振器结构设计复杂，存在疲劳磨损的原因导致使用寿命短的问题，电磁式和压电式振动俘能方式存在较多不足的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于双模式摩擦纳米发电的准零刚度隔振俘能装置，旨在解决现有技术中的准零刚度隔振器结构设计复杂，存在疲劳磨损的原因导致使用寿命短的问题，电磁式和压电式振动俘能方式存在较多不足的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的一种基于双模式摩擦纳米发电的准零刚度隔振俘能装置，包括准零刚度模块和摩擦纳米发电模块，所述摩擦纳米发电模块嵌设于所述准零刚度模块的内侧，所述摩擦纳米发电模块由接触-分离式摩擦纳米发电模块和滑动式摩擦纳米发电模块构成，且所述接触-分离式摩擦纳米发电模块和所述滑动式摩擦纳米发电模块的端部相接，所述接触-分离式摩擦纳米发电模块由第一电极层、第一摩擦层、第二电极层和第二摩擦层构成，且所述第一摩擦层与所述第二摩擦层接触，所述滑动式摩擦纳米发电模块由第三电极层、第三摩擦层、第四电极层和第四摩擦层构成，且所述第三摩擦层与所述第四摩擦层接触。

3、其中，所述准零刚度模块包括承载台、底座、圆柱螺旋弹簧、调高垫片、平膜片弹簧夹具和平膜片弹簧，所述平膜片弹簧夹具于所述底座固定连接，并嵌于所述底座的内部，所述平膜片弹簧与所述平膜片弹簧夹具固定连接，并嵌于所述平膜片弹簧夹具的内部，所述调高垫片嵌设于所述底座的内部，所述圆柱螺旋弹簧嵌设于所述底座的内部，且所述圆柱螺旋弹簧位于所述调高垫片的上端，所述承载台嵌设于所述底座的内部，所述第一电极层和所述第三电极层分别设置于所述承载台的外表壁，且所述第一摩擦层和所述第三摩擦层分别设置于对应的所述第一电极层与所述第三电极层的一侧，所述第二电极层和所述第四电极层分别设置于所述底座的内侧，且所述第二摩擦层和所述第四摩擦层分别设置于对应的所述第二电极层和所述第四电极层的一侧。

4、其中，所述承载台包括台面、台壁和支撑杆，所述台壁与所述台面固定连接，并位于所述台面的下端，所述支撑杆的一端与所述台面固定连接，并位于所述台面的下端，所述支撑杆的另一端与所述平膜片弹簧弹簧固定连接。

5、其中，所述第一摩擦与所述第二摩擦层的摩擦电序列不同，所述第三摩擦层和所述第四摩擦层的摩擦电序列不同。

6、本发明的一种基于双模式摩擦纳米发电的准零刚度隔振俘能装置的有益效果为：通过所述圆柱螺旋弹簧和所述平膜片弹簧并联实现了准零刚度隔振，结构设计简单紧凑，稳定性好，使用寿命长，在保证承载能力的基础上具有低频隔振性能；

7、基于所述接触-分离式摩擦纳米发电模块实现了双模式摩擦纳米发电振动俘能，结构简单，对随机低频机械振动能适应性好，能量转换效率高，输出性能好，成本低，使用环境友好；

8、将准零刚度隔振器和振动俘能技术结合，实现了低频隔振和振动能量俘获双重目标，适应性强，使用范围广，有利于节能减排的实现。

技术特征：

1.一种基于双模式摩擦纳米发电的准零刚度隔振俘能装置，其特征在于，

2.如权利要求1所述的一种基于双模式摩擦纳米发电的准零刚度隔振俘能装置，其特征在于，

3.如权利要求2所述的一种基于双模式摩擦纳米发电的准零刚度隔振俘能装置，其特征在于，

4.如权利要求3所述的一种基于双模式摩擦纳米发电的准零刚度隔振俘能装置，其特征在于，

技术总结本发明涉及俘能技术领域，具体公开了一种基于双模式摩擦纳米发电的准零刚度隔振俘能装置，包括准零刚度模块和摩擦纳米发电模块，摩擦纳米发电模块嵌设于准零刚度模块的内侧，摩擦纳米发电模块由接触‑分离式摩擦纳米发电模块和滑动式摩擦纳米发电模块构成，接触‑分离式摩擦纳米发电模块由第一电极层、第一摩擦层、第二电极层和第二摩擦层构成，滑动式摩擦纳米发电模块由第三电极层、第三摩擦层、第四电极层和第四摩擦层构成。结构设计简单紧凑，稳定性好，使用寿命长，在保证承载能力的基础上具有低频隔振性能，能量转换效率高，输出性能好，成本低，使用环境友好，适应性强，使用范围广，有利于节能减排的实现。技术研发人员：韩正东,鲍鸣,张淑芳,牛瑞,陆滨,尚贤洪,杨俊,周波,葛卢峰受保护的技术使用者：无锡时代智能交通研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14