发明内容
[0006] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种摩擦纳米发电机磁耦合谐振式无线能量传输与收集系统。
[0007] 本发明由摩擦纳米发电机、联动开关、磁耦合谐振式发射模块、磁耦合谐振式接收模块和能量存储模块组成；所述摩擦纳米发电机包括基板、摩擦电板和导电电极；所述联动开关在两个摩擦电板处于间距最小和间距最大位置时导通，在两个摩擦电板处于其它位置时断开；联动开关的一端与该端对应的那个导电电极电连接，联动开关的另一端和另一个导电电极分别作为摩擦纳米发电机的一个电压信号输出端；摩擦纳米发电机的两个电压信号输出端与磁耦合谐振式发射模块的两个输入端分别连接；所述的能量存储模块包括整流电路和储能电路；磁耦合谐振式接收模块的两个输出端与整流电路的两个输入端分别连接；整流电路的两个输出端与存储电路的两个输入端分别连接。
[0008] 进一步，所述的磁耦合谐振式发射模块与磁耦合谐振式接收模块具有相同的谐振频率。
[0009] 进一步，使用摩擦纳米发电机的结构是分离-接触式、滑动模式、单电极模式或自立式模式中的一种。
[0010] 进一步，摩擦纳米发电机为一个或多个；为多个时，多个摩擦纳米发电机串联或并联组成摩擦纳米发电机组，摩擦纳米发电机组的两个电压信号输出端与磁耦合谐振式发射模块的两个输入端分别连接；磁耦合谐振式接收模块为一个或多个；为多个时，多个磁耦合谐振式接收模块组成磁耦合谐振式接收模块组，磁耦合谐振式接收模块组的两个输出端与整流电路的两个输入端分别连接。
[0011] 进一步，所述的磁耦合谐振式发射模块为由电容C1和电感L1构成的RLC震荡电路，所述的电感L1具有内阻R1；所述的磁耦合谐振式接收模块为由电感L2和电容C2构成的RLC震荡电路，所述的电感L2具有内阻R2；电容C1和电容C2的电容值均为0.1fF到1000F；电感L1和电感L2的电感量均为0.1μH到1000H，电感L1和电感L2的直径均为1mm-1000mm,电感L1和电感L2的匝数比是0.01-1000，且电感L1和电感L2均为带磁芯的电感或不带磁芯的电感。
[0012] 进一步，所述电容C1的电容值和电感L1的电感量乘积与电容C2的电容值和电感L2的电感量乘积相等。
[0013] 进一步，所述磁耦合谐振式发射模块中的电容C1和电感L1为并联或串联；所述磁耦合谐振式接收模块中的电容C2和电感L2为并联或串联。
[0014] 进一步，所述的整流电路为由四个二极管构成的整流桥或两个二极管构成的整流桥，存储电路为存储电容C3或电池；磁耦合谐振式接收模块的两个输出端与整流桥的两个输入端分别连接；当存储电路为存储电容C3时，整流桥的两个输出端与存储电容C3的两端分别连接；当存储电路为电池时，整流桥的两个输出端与电池两端分别连接。
[0015] 本发明具有的有益效果：
[0016] 本发明可以在无需外部有源的能量管理电路和电池的情况下，收集周边环境的机械能并转化具有一定频率的交流电信号，可直接通过无线电能传输方法给需要的设备供电，避免电线互相缠绕的麻烦；通过调整接收电路的谐振频率，使其与发射模块的谐振频率一致，此时，能量发射和接收系统工作在磁耦合谐振状态，可以提高无线能量传输效率；可应用于一些特殊的场合避免更换电池的麻烦，如浇筑与混凝土中的电子设备，植入人体的人造器官等。本发明通过引入联动开关，可极大提高摩擦纳米发电机能量输出效率，如果没有联动开关，摩擦纳米发电机仅有少量能量耦合到LC振荡电路。此外，本发明使用了双联动开关，使得发电机输出电压达到正向最大或者反向最大时，开关均导通，即均对外瞬时供电，这样LC震荡电路构成的发射模块在摩擦发电机一个运动周期内就能产生两次震荡信号，从而收集摩擦纳米发电机在整个运动过程中的能量。
