CN105071684A - 一种微型静电发电机 - Google Patents
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Abstract
一种微型静电发电机，属于结合摩擦电与驻极体的复合式静电发电机技术领域。包括第一感应电极、第一驻极体层、第一摩擦层，第二摩擦层，第二驻极体层，第二感应电极；其中第一感应电极、第一驻极体层、第一摩擦层构成上发电单元；第二感应电极、第二驻极体层、第二摩擦层构成下发电单元；发电机通过上发电单元、下发电单元间往复的接触和分离完成机械能到电能的转换和采集。本发明的优点是有效地结合了摩擦电和驻极体的优点，提高了静电发电机的输出效率；结构简单，重量轻，制造成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种微型静电发电机，属于结合摩擦电与驻极体的复合式静电发电机技术领域。
背景技术
利用微型能量采集器从环境中采集电能，是为无线传感网络节点、植入式医疗器件、甚至消费电子产品供能的有效方式。静电式微型能量采集器具有结构简单、重量轻等突出优点。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种微型静电发电机。
一种微型静电发电机，通过摩擦电与驻极体复合的方式实现电能的高效采集。
为达到上述目的本发明提供了一种微型静电发电机，包括第一感应电极、第一驻极体层、第一摩擦层，第二摩擦层，第二驻极体层，第二感应电极。其中第一感应电极、第一驻极体层、第一摩擦层构成上发电单元；第二感应电极、第二驻极体层、第二摩擦层构成下发电单元。发电机通过上、下发电单元间往复的接触和分离完成机械能到电能的转换和采集。
上述方案中所述感应电极为导电性好的金属或合金薄膜，如铜、铝、铁、镍等。
上述方案中所述驻极体为聚合物驻极体，如聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene，PTFE)，CYTOP，PVDF等。
上述方案中所述第一摩擦层材料为在发生紧密接触后容易失去电子积累正电荷的材料，如铜、银、金、铝、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate，PET)、聚酰胺(polyamide)等。
上述方案中所述第二摩擦层材料为在发生紧密接触后容易得到电子积累负电荷的材料，如聚酰亚胺(polyimide，PI)，聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)，聚氯乙烯(polyvinylchloride，PVC)，PTFE等。
本发明的优点是：
1、本发明提供的微型静电发电机有效地结合了摩擦电和驻极体的优点，提高了静电发电机的输出效率
2、本发明提出的微型静电发电机结构简单，重量轻，制造成本低。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：
图1为本发明提供的一种微型静电发电机结构之一示意图；
图2为本发明提供的一种微型静电发电机结构之一示意图；
图3为本发明提供的一种微型静电发电机结构之二示意图；
图4为本发明提供的一种微型静电发电机结构之二示意图。
图5为本发明提供的一种微型静电发电机结构之三示意图；
图6为本发明提供的一种微型静电发电机结构之三示意图；
图7为本发明提供的一种微型静电发电机结构之四示意图；
图8为本发明提供的一种微型静电发电机结构之四示意图。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
实施例1：
一种微型静电发电机，包括第一感应电极1、第一驻极体层3、第一摩擦层5，第二摩擦层6，第二驻极体层4，第二感应电极2。
其中第一感应电极1、第一驻极体层3、第一摩擦层5构成上发电单元；第二感应电极2、第二驻极体层4、第二摩擦层6构成下发电单元。
发电机通过上发电单元、下发电单元间往复的接触和分离完成机械能到电能的转换和采集。
第一感应电极1，第二感应电极2，采用铝箔；第一驻极体层3为CYTOP，贮存有正电荷；第二驻极体层4为CYTOP，贮存有负电荷；第一摩擦层5为PET，第二摩擦层6为PTFE，第一摩擦层5与第二摩擦层6在紧密接触后分别带有净的正电荷及负电荷。
实施例2：
如图3、图4所示，一种微型静电发电机，包括第一感应电极1、第一驻极体层3、第一摩擦层5，第二驻极体层4，第二感应电极2。
其中第一感应电极1、第一驻极体层3、第一摩擦层5构成下发电单元；第二感应电极2、第二驻极体层4构成上发电单元。
第一感应电极1，第二感应电极2，采用铝箔；第一驻极体层3为PTFE，贮存有正电荷；第二驻极体层4为PTFE，贮存有负电荷；第一摩擦层5为PET，由第二驻极体层4兼作第二摩擦层，第一摩擦层5与第二摩擦层在紧密接触后分别带有净的正电荷及负电荷。
实施例3:
本实施例提供一种结构如图5、图6所示的微型静电发电机，对前述结构做了进一步简化，其结构包括：第一感应电极1，第二感应电极2，第一驻极体层3，第三摩擦层7。
其中第一感应电极1、第一驻极体层3构成下发电单元；第二感应电极2、第三摩擦层7构成上发电单元。
第一感应电极1，第二感应电极2，采用铝箔；第一驻极体层3为PTFE，贮存有负电荷；第三摩擦层7为PET，由第一驻极体层3兼作另一摩擦层，第三摩擦层7与第一驻极体层3在紧密接触后分别带有净的正电荷及负电荷。
实施例4:
本实施例提供一种结构如图7和图8所示的微型静电发电机，其结构包括：第一感应电极1，第二感应电极2，第一驻极体层3，第三摩擦层7。
其中第一感应电极1、第三摩擦层7和第一驻极体层3构成下发电单元；第二感应电极2构成上发电单元。
第一感应电极1，第二感应电极2，采用铝箔；第一驻极体层3为PTFE，贮存有负电荷；第三摩擦层7为PTFE，由第二感应电极2兼作另一摩擦层，第三摩擦层7与第二感应电极2在紧密接触后分别带有净的负电荷及正电荷。
以上对本发明提出的一种微型静电发电机进行了详细说明，并通过实例对本发明的原理及实施方式进行了具体诠释，以帮助理解本方面的核心原理及方法。本发明并不限于上述实施方式，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本领域技术人员在不背离本发明的实质内容的前提下，所做的任何改进、替换等均属于本发明范围内。
Claims (10)
1.一种微型静电发电机，其特征在于包括第一感应电极、第一驻极体层、第一摩擦层，第二摩擦层，第二驻极体层，第二感应电极；其中第一感应电极、第一驻极体层、第一摩擦层构成上发电单元；第二感应电极、第二驻极体层、第二摩擦层构成下发电单元。
2.根据权利要求1所述的一种微型静电发电机，其特征在于发电机通过上发电单元、下发电单元间往复的接触和分离完成机械能到电能的转换和采集。
3.根据权利要求1、2所述的一种微型静电发电机，其特征在于第一感应电极、第二感应电极为导电性好的金属或合金薄膜，如铜、铝、铁、镍；
所述第一驻极体层、第二驻极体层为聚合物驻极体，为聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene，PTFE)、透明全氟树脂CYTOP、聚偏氟乙烯(Polyvinylidenefluoride，PVDF)；
所述第一摩擦层材料为在发生紧密接触后容易失去电子积累正电荷的材料，为铜、银、金、铝、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate，PET)、聚酰胺(polyamide)；
所述第二摩擦层材料为在发生紧密接触后容易得到电子积累负电荷的材料，为聚酰亚胺(polyimide，PI)，聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)，聚氯乙烯(polyvinylchloride，PVC)，PTFE。
4.一种微型静电发电机，其特征在于，包括第一感应电极、第一驻极体层、第一摩擦层，第二驻极体层，第二感应电极；
其中第一感应电极、第一驻极体层、第一摩擦层构成下发电单元；第二感应电极、第二驻极体层构成上发电单元；
第一感应电极，第二感应电极，采用铝箔；第一驻极体层为PTFE，贮存有正电荷；第二驻极体层为PTFE，贮存有负电荷；第一摩擦层为PET，由第二驻极体层兼作第二摩擦层，第一摩擦层与第二摩擦层在紧密接触后分别带有净的正电荷及负电荷。
5.一种微型静电发电机，其特征在于包括：第一感应电极，第二感应电极，第一驻极体层，第三摩擦层；
其中第一感应电极、第一驻极体层构成下发电单元；第二感应电极、第三摩擦层构成上发电单元；
第一感应电极，第二感应电极，采用铝箔；第一驻极体层为PTFE，贮存有负电荷；第三摩擦层为PET，由第一驻极体层兼作另一摩擦层，第三摩擦层与第一驻极体层在紧密接触后分别带有净的正电荷及负电荷。
6.一种微型静电发电机，其特征在于包括：第一感应电极，第二感应电极，第一驻极体层，第三摩擦层；
其中第一感应电极、第三摩擦层和第一驻极体层构成下发电单元；第二感应电极构成上发电单元；
第一感应电极，第二感应电极，采用铝箔；第一驻极体层为PTFE，贮存有负电荷；第三摩擦层为PTFE，由第二感应电极兼作另一摩擦层，第三摩擦层与第二感应电极在紧密接触后分别带有净的负电荷及正电荷。
7.根据权利要求1所述的一种微型静电发电机，其特征在于上述方案中所述感应电极为导电性好的金属或合金薄膜，如铜、铝、铁、镍等。
8.根据权利要求4、5或6所述的一种微型静电发电机，其特征在于上述方案中所述驻极体为聚合物驻极体，为聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene，PTFE)、CYTOP，PVDF。
9.根据权利要求4、5或6所述的一种微型静电发电机，其特征在于上述方案中所述第一摩擦层材料为在发生紧密接触后容易失去电子积累正电荷的材料，为铜、银、金、铝、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate，PET)、聚酰胺(polyamide)。
10.根据权利要求4、5或6所述的一种微型静电发电机，其特征在于上述方案中所述第二摩擦层材料为在发生紧密接触后容易得到电子积累负电荷的材料，为聚酰亚胺(polyimide，PI)，聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)，聚氯乙烯(polyvinylchloride，PVC)，PTFE。
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