【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源，属于最新创新研究发现，具体地，涉及一种自驱动自发电手电筒。
技术介绍
1、手电筒是一种依靠电力带来光亮的工具。随着社会发展，被专利技术的照明工具也越来越多，但手电筒因其简单便携的特性依旧被人们所喜欢。目前使用较多的手电筒为充电手电筒，主要有充电电路，蓄电池和灯管组成，但使用蓄电池有较大的污染环境的风险，且必须要有可充电电源，存在人身安全等隐患故障，尤其在生活不发达地区及紧急情况下无电源可用时，无法使用。
2、为了解决上述不便，自充电手电筒应运而生。目前常用的有手摇式自充电手电筒和手压式自充电手电筒。这些手电筒都是基于法拉第电磁感应原理，通过手摇或手压驱动致使电磁场发生变化产生交变电流为手电筒充电。此充电方式对手摇和手压的频率要求较高，频率低时无法带动手电筒工作。
3、近年来，基于麦克斯韦位移电流的新型发电技术引起了人们的关注。将两种电、磁场的规律合并在一起，就得到麦克斯韦位移电场的基本规律，可以总结为麦克斯韦方程组，表示如下：
4、∮sd·ds＝∑iqi
5、∮sb·ds＝0
6、
7、
8、上述四个方程式称为麦克斯韦方程组的积分形式。
9、将麦克斯韦方程组的积分形式用高等数学中的方法可变换为微分形式，微分形式的方程组如下
10、
11、
12、
13、
14、上面四个方程可逐一说明如下：在麦克斯韦位移电场中任一点处
15、(1)电位移的散度
16、(2)电场强度的旋度等于该点处磁感强度变化率的负值；
17、(3)磁场强度的旋度等于该点处传导电流密度jc与位移电流密度的矢量和；
18、(4)磁感强度的散度处处等于零。
19、在麦克斯韦方程组中，电场和磁场已经成为一个不可分割的整体，该方程组系统而完整地概括了麦克斯韦位移电场的基本规律。麦克斯韦位移方程组指出在变化的磁场或电场中会有位移电流的产生。由于物体表面分子在碰撞过程中能量势垒降低，电子更容易发生跃迁，从而产生麦克斯韦位移电场的变化。从而对麦克斯韦方程组进行了修正：
20、
21、式中第二项ps就是由外力做功引发的极化向量。即只要物体相互接触，只要有力做功，无论是碰撞、摩擦或者其他接触形式，就会产生电场，而随着接触的两物体的相对位置发生变化，产生的电场也会发生变化，外力做功和运动状态的变化都会产生变化的电场，变化的电场可以产生麦克斯韦位移电流。以两物质相互接触为例，可以计算出了修正后的位移电流公式：
22、
23、这个式子表示了位移电流的大小与接触分离的速度(dh/dt)成正比，式中a与介电层表面结构有关，σt为表面电荷密度，ε1和ε2为介电常数，d1和d2为介电层厚度。
24、参考文献：
25、[1]z.l.wang.on the first principle theory of nanogenerators frommaxwell's equations,nano energy,2019:104272.
26、[2]z.l.wang.on the expanded maxwell's equations for moving chargedmedia system-general theory,mathematical solutions and applications in teng,mater.today,2022,52:348-363.
27、[3]z.l.wang.on maxwell's displacement current for energy and sensors:the origin of nanogenerators,mater.today,2017,20(2):74-82.
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种收集全频率机械能的自驱动自发电手电筒。
2、本专利技术是一个开创性的新发现，摩擦一次后会产生电场，摩擦后静止不动，产生的是静电场；但不断地摩擦，此时就会产生变化的电场，这就是麦克斯韦位移电场。根据麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流的概念，变化的磁场可以在空间激发变化的涡旋电场，而变化的电场也可以在空间激发变化的涡旋磁场。因此，不断地摩擦就会产生变化的电场，变化的电场产生麦克斯韦位移电流。不同于传导电流(在导线里面流动)，只要在这个变化的电场中放置一个能量收集部件，就可以对电能进行收集。这是对现有的日常生活中产生的能量进行收集利用的重要方法，对于现有技术而言是极大的进步。
3、为了实现上述目的，本专利技术提供一种自驱动自发电手电筒，所述自驱动自发电手电筒由筒体、能量收集器、摩擦部件、工作电路和灯泡构成。通过摩擦部件的不断摩擦，筒体周围产生变化的电场，从而产生在空间中传播的麦克斯韦位移电流，由能量收集器收集，并通过工作电路稳压整流后给灯泡进行供电。
4、所述自驱动自发电手电筒由筒体、能量收集器、摩擦部件和灯泡构成。通过摩擦部件的不断摩擦，筒体周围产生变化的电场，从而产生在空间中传播的麦克斯韦位移电流，由能量收集器收集，并直接给灯泡进行供电。
5、所述自驱动自发电手电筒由筒体、能量收集器、工作电路和灯泡构成。通过用手直接摩擦筒体产生变化的电场，从而产生在空间中传播的麦克斯韦位移电流，由能量收集器收集，并通过工作电路稳压整流后给灯泡进行供电。
6、所述筒体可以是高分子材料，可以是陶瓷材料，可以是半导体材料，也可以是以上材料进行复合，所述筒体为一层。
7、所述能量收集器可以是由导体、半导体、二极管、稳压芯片、pn结器件、npn型三极管、pnp型三极管、稳压三极管、氮化镓半导体元件等电子元件中的一种或多种构成。其中，pn结是由一个n型掺杂区和一个p型掺杂区紧密接触所构成的，具有单向导电性。
8、所述自驱动自发电手电筒的能量收集器置于筒体内壁，通过用摩擦部件或手不断摩擦筒体外壁产生变化的电场，从而产生在空间中传播的麦克斯韦位移电场，由置于内壁的能量收集器收集。
9、所述自驱动自发电手电筒的能量收集器置于筒体外壁，通过用摩擦部件不断摩擦筒体内壁产生变化的电场，从而产生在空间中传播的麦克斯韦位移电流，由筒体外壁的能量收集器收集。
10、所述自驱动自发电手电筒的能量收集器可以是单个，也可以是多个。
11、所述自驱动自发电手电筒的多个能量收集器的连接方式可以是串联，可以是并联，也可以是串并联。
12、所述能量收集器的最大输出由能量收集器的性质、数目和连接方式决定，可以根据不同的用电需求进行调节。
13、所述摩擦部件可以是高分子材料、高分子薄膜、毛皮、纺织品，包括：聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、偏氯乙烯丙烯腈共聚物、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、氟化乙本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自驱动自发电手电筒，其特征在于：所述自驱动自发电手电筒由筒体、能量收集器、摩擦部件、工作电路和灯泡构成，通过摩擦部件的不断摩擦，筒体周围产生变化的电场，从而产生在空间中传播的麦克斯韦位移电流，由能量收集器收集，并通过工作电路稳压整流后给灯泡进行供电。
2.一种自驱动自发电手电筒，其特征在于：所述自驱动自发电手电筒由筒体、能量收集器、摩擦部件和灯泡构成，通过摩擦部件的不断摩擦，筒体周围产生变化的电场，从而产生在空间中传播的麦克斯韦位移电流，由能量收集器收集，并直接给灯泡进行供电。
3.一种自驱动自发电手电筒，其特征在于：所述自驱动自发电手电筒由筒体、能量收集器、工作电路和灯泡构成，通过用手直接摩擦筒体产生变化的电场，从而产生在空间中传播的麦克斯韦位移电流，由能量收集器收集，并通过工作电路稳压整流后给灯泡进行供电。
4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的一种自驱动自发电手电筒，其特征在于：所述自驱动自发电手电筒的筒体可以是高分子材料，可以是陶瓷材料，可以是半导体材料，所述筒体为一层。
5.根据权利要求1、权利要求2或权
6.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的一种自驱动自发电手电筒，其特征在于：所述自驱动自发电手电筒的能量收集器置于筒体内壁，通过用摩擦部件或手不断摩擦筒体外壁产生变化的电场，从而产生在空间中传播的麦克斯韦位移电场，由置于内壁的能量收集器收集。
7.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的一种自驱动自发电手电筒，其特征在于：所述自驱动自发电手电筒的能量收集器置于筒体外壁，通过用摩擦部件不断摩擦筒体内壁产生变化的电场，从而产生在空间中传播的麦克斯韦位移电流，由筒体外壁的能量收集器收集。
8.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的一种自驱动自发电手电筒，其特征在于：所述自驱动自发电手电筒的能量收集器可以是单个，也可以是多个，连接方式可以是串联，可以是并联，也可以是串并联。
9.根据权利要求1或权利要求2所述的一种自驱动自发电手电筒，其特征在于：所述自驱动自发电手电筒的摩擦部件可以是高分子材料、高分子薄膜、毛皮、纺织品，包括：聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、偏氯乙烯丙烯腈共聚物、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚氯丁二烯、聚酰亚胺、苯胺甲醛树脂、聚甲醛、乙基纤维素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚碳酸酯、聚乙二醇丁二酸酯、酚醛树脂、氯丁橡胶、纤维素、天然橡胶、硅胶、纤维素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、人造纤维、聚乙醇缩丁醛、再生纤维海绵、聚氨酯弹性体、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯丙二酚碳酸盐、聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚酯、聚异丁烯、聚氨酯柔性海绵、聚双苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、液晶高分子聚合物、派瑞林、纸、毛皮及其织物、蚕丝及其织物。
10.根据权利要求1或权利要求3所述的一种自驱动自发电手电筒，其特征在于：所述自驱动自发电手电筒的工作电路包括电路管理模块，其中电路管理模块可以由开关，整流部件，稳压器，电容，电感组成，具体包括变压模块、整流模块、储能模块、稳压模块，所述变压模块可以降低能量收集器的输出电压并提高输出电流，所述整流模块可以将所述变压模块输出的交流电转换成直流电，所述储能模块可以进行电能存储，所述稳压模块可以稳定工作电路的输出电压，进而通过所述工作电路可以将能量收集器收集到的电能调整到符合灯泡工作所需的供电要求。
...【技术特征摘要】
1.一种自驱动自发电手电筒，其特征在于：所述自驱动自发电手电筒由筒体、能量收集器、摩擦部件、工作电路和灯泡构成，通过摩擦部件的不断摩擦，筒体周围产生变化的电场，从而产生在空间中传播的麦克斯韦位移电流，由能量收集器收集，并通过工作电路稳压整流后给灯泡进行供电。
2.一种自驱动自发电手电筒，其特征在于：所述自驱动自发电手电筒由筒体、能量收集器、摩擦部件和灯泡构成，通过摩擦部件的不断摩擦，筒体周围产生变化的电场，从而产生在空间中传播的麦克斯韦位移电流，由能量收集器收集，并直接给灯泡进行供电。
3.一种自驱动自发电手电筒，其特征在于：所述自驱动自发电手电筒由筒体、能量收集器、工作电路和灯泡构成，通过用手直接摩擦筒体产生变化的电场，从而产生在空间中传播的麦克斯韦位移电流，由能量收集器收集，并通过工作电路稳压整流后给灯泡进行供电。
4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的一种自驱动自发电手电筒，其特征在于：所述自驱动自发电手电筒的筒体可以是高分子材料，可以是陶瓷材料，可以是半导体材料，所述筒体为一层。
5.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的一种自驱动自发电手电筒，其特征在于：所述自驱动自发电手电筒的能量收集器可以包括导体、半导体、二极管、稳压芯片、pn结器件、npn型三极管、pnp型三极管、稳压三极管、氮化镓半导体元件中的一种或多种。
6.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的一种自驱动自发电手电筒，其特征在于：所述自驱动自发电手电筒的能量收集器置于筒体内壁，通过用摩擦部件或手不断摩擦筒体外壁产生变化的电场，从而产生在空间中传播的麦克斯韦位移电场，由置于内壁的能量收集器收集。
7.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的一种自驱动自发电手电筒，其特征在于：所述自驱动自发电手电筒的能量收集器置...
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