CN106067740B - 摩擦发电装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦发电装置，包括：至少一个摩擦发电机以及密封件；其中，密封件包括上密封膜和与上密封膜相适配的下密封膜，上密封膜和下密封膜对应摩擦发电机导线输出位置的边缘与至少一个摩擦发电机的导线相熔合以形成导线熔合区，上密封膜和下密封膜形成的熔合区除导线熔合区之外为边缘熔合区；上密封膜、下密封膜以及导线熔合区、边缘熔合区构成密封腔，用于包裹至少一个摩擦发电机并进行封装。该装置通过将上密封膜和下密封膜对应摩擦发电机导线输出位置的边缘与摩擦发电机的导线相熔合，提高装置的密封性，更好地满足摩擦发电机工作的环境条件，提高摩擦发电机的工作性能。本发明还公开了一种摩擦发电装置的制备方法。

Description

摩擦发电装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及摩擦发电机技术领域，特别涉及一种摩擦发电装置及其制备方法。

背景技术

摩擦发电机作为一种自发电能源器件拥有越来越广阔的应用空间，例如作为发光鞋的内功能器件，或者作为计步器内的传感器等等。但是摩擦发电机需要在一种无尘、干燥且不受空间限制的环境下工作。

目前，摩擦发电机在各项应用之中都会经过封装处理，以使摩擦发电机处于一个密封的环境内，但是摩擦发电机作为一种微能量输出器件，并不能实现无线的电信号输出，因此只能通过导线等有线的方式输出。然而，在相关技术的摩擦发电机的封装处理过程中，摩擦发电机的导线部位封装并不是很彻底，导致摩擦发电机不能处在密封的环境下工作，无法满足摩擦发电机工作的环境条件，从而易降低摩擦发电机的工作性能，无法有效地保证摩擦发电机的可靠性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种摩擦发电装置，该装置可以提高摩擦发电机的工作性能，简单易实现。

本发明的另一个目的在于提出一种摩擦发电装置的制备方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种摩擦发电装置，包括：

至少一个摩擦发电机以及密封件；

其中，所述密封件包括上密封膜和与所述上密封膜相适配的下密封膜；

所述上密封膜和所述下密封膜对应摩擦发电机导线输出位置的边缘与所述至少一个摩擦发电机的导线相熔合以形成导线熔合区；

所述上密封膜和所述下密封膜形成的熔合区除所述导线熔合区之外为边缘熔合区；

所述上密封膜、下密封膜以及所述导线熔合区，边缘熔合区构成密封腔，用于包裹所述至少一个摩擦发电机并进行封装。

进一步地，所述上密封膜和所述下密封膜的边缘的剩余位置为边缘熔合区，其中，所述导线熔合区的厚度不小于所述边缘熔合区的厚度。

进一步地，所述导线熔合区包括所述上密封膜和所述下密封膜的边缘处与导线所对应的位置及导线两个边缘分别向外延伸预设范围。

进一步地，当所述上密封膜和所述下密封膜对应摩擦发电机导线输出位置的边缘与所述导线的导线外皮相熔合时，所述导线外皮的材料与密封膜的材料相同，所述导线外皮的材料与密封膜的材料包括PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)材料、EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer，乙烯-醋酸乙烯共聚物)材料及TPU(Thermoplasticpolyurethanes，热塑性聚氨酯弹性体橡胶)材料。

进一步地，所述导线外皮的厚度不小于所述至少一个摩擦发电机的导线线芯的半径。

进一步地，还包括：

气流通道，所述气流通道设置在所述边缘熔合区或所述导线熔合区中，以通过所述气流通道对所述密封腔进行充气和放气。

本发明另一方面提出了一种上述摩擦发电装置的制备方法，包括以下步骤：

将所述至少一个摩擦发电机设置于所述上密封膜和所述下密封膜对齐放置的腔室内；

将所述上密封膜和所述下密封膜的对应导线输出位置以外的边缘熔接，以形成所述边缘熔合区；

对所述腔室进行充气或放气，以使所述腔室内的气压达到预设气压值；以及

将所述导线、所述上密封膜和所述下密封膜的对应导线输出位置的边缘熔接，以形成所述导线熔合区。

进一步地，所述方法还包括：在对所述导线熔合区熔接时，对与导线熔合区相邻的边缘熔合区进行再次熔接。

进一步地，所述导线熔合区的熔接时间小于所述边缘熔合区的熔接时间。

进一步地，所述导线熔合区的熔接时间小于5s。

可选地，通过高周波封装机或超声波封装机对所述导线熔合区与所述边缘熔合区进行熔接。

本发明再一方面提出了一种上述摩擦发电装置的制备方法，包括以下步骤：

将所述至少一个摩擦发电机设置于所述上密封膜和所述下密封膜对齐放置的腔室内；

将所述上密封膜和所述下密封膜的对应导线输出位置以外的边缘以及对应导线输出位置的边缘进行同步熔接，以分别形成所述边缘熔合区与所述导线熔合区，其中，在所述边缘熔合区或所述导线熔合区中预留出气流通道；

通过所述气流通道对所述腔室进行充气或放气，以使所述腔室内的气压达到预设气压值；以及

对所述气流通道进行熔接。

根据本发明实施例提出的摩擦发电装置及其制备方法，通过将摩擦发电机置于上密封膜和下密封膜密封后的密封腔内，并且将上密封膜和下密封膜对应导线输出位置的边缘与摩擦发电机的导线相熔合，从而导线可以完全无缝隙处于封装膜及导线线芯材料的熔合层中，提高装置的密封性，实现发电机的导线部分的彻底封装，更好地满足摩擦发电机工作的环境条件，提高摩擦发电机的工作性能，简单易实现。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的摩擦发电装置的结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的摩擦发电装置的制备方法的流程图；

图3为根据本发明另一个实施例的摩擦发电装置的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的摩擦发电装置及其制备方法。图1为根据本发明实施例的摩擦发电装置的结构示意图。该摩擦发电装置10包括：至少一个摩擦发电机100(图中未具体标识)和密封件200。

其中，如图1所示，密封件200用于包裹至少一个摩擦发电机100并进行封装，其中，密封件200包括上密封膜201和与上密封膜201相适配的下密封膜202，上密封膜201和下密封膜202对应摩擦发电机导线输出位置的边缘与至少一个摩擦发电机100的导线相熔合以形成导线熔合区300，并且会构成容纳至少一个摩擦发电机100的密封腔400，上密封膜201和下密封膜202形成的熔合区除导线熔合区300之外为边缘熔合区500，即言，上密封膜201、下密封膜202以及导线熔合区300、边缘熔合区500构成密封腔400，以用于包裹至少一个摩擦发电机100并进行封装。本发明实施例的装置10通过将导线熔合区300与摩擦发电机100的导线相熔合，提高装置的密封性，更好地满足摩擦发电机工作的环境条件，提高摩擦发电机的工作性能。

需要说明的是，上密封膜201和下密封膜202对应摩擦发电机导线输出位置的边缘可以与摩擦发电机100的导线外皮或者不带外皮的导线的内芯相熔合，在此不作具体限制，以下以与导线外皮相熔合为例进行说明。

进一步地，如图1所示，导线熔合区300包括上密封膜201和下密封膜202的边缘处与导线所对应的位置及导线两个边缘分别向外延伸预设范围如0.5～5cm。

可以理解的是，密封件200可以包括具有密封腔400的、闭合的外壳，密封腔400可以由可弹性变性的材料构成，弹性体密封件可以提高装置10的可再使用性，其中，密封腔400内可以充以可压缩的介质如气体，也就是说，密封件100可以吸收大的力，而密封件100在除去该力之后不会受到塑性变性。因此，密封件100可再次使用。

其中，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的摩擦发电装置10还包括：气流通道(图中未具体标识)，以通过气流通道对密封腔100进行充气和放气。具体地，气流通道可以设置在边缘熔合区500或导线熔合区300中，以用于通过气流通道往密封腔400内充以可压缩的介质，并且充完可压缩的介质之后，对气流通道进行熔接，以提高摩擦发电装置10的密封性。

也就是说，位于密封腔400中的介质可以包括气体，特别的是，该介质优选可以是空气，然而，其它气体或者具有/不具有空气的气体的混合物也是可设想的。另外，有利地可以在密封腔400中存在一定的过压，从而密封件100可以适配于不同的要求。

另外，上密封膜201和下密封膜202的边缘除导线熔合区300之外为边缘熔合区500，其中，导线熔合区300的厚度不小于边缘熔合区500的厚度。

举例而言，如图1所示，密封件200在密封前可以由两片适配的密封膜组成，如两片对称的上密封膜201和下密封膜202，其中，每片密封膜具有对应的导线熔合区和边缘熔合区，以在完成密封之后，由每片密封膜对应的导线熔合区熔合后形成导线熔合区300，并且由每片密封膜对应的边缘熔合区熔合后形成边缘熔合区500。具体地，导线熔合区300由两片密封膜的对应的导线熔合区300以及导线的外皮融合而成，导线熔合区300还可以包括上密封膜201和下密封膜202的边缘处与导线所对应的位置及导线两个边缘分别向外延伸的一定范围，导线处在两片密封膜的熔合边区之间，以使导线熔合区300更好地保证发电器件导线输出，密封腔400由两片密封膜熔合后形成。需要说明的是，摩擦发电机可以为多个，并且导线也可以为一条或多条，在此不作具体限制。

另外，导线熔合区300的厚度不小于边缘熔合区500的厚度，例如导线熔合区300的厚度可以为边缘熔合区500的厚度的1-2倍，以使导线熔合区300熔合效果更牢固，提高密封件200的密封性。

进一步地，在本发明的一个实施例中，当上密封膜和下密封膜对应摩擦发电机导线输出位置的边缘与导线的导线外皮相熔合时，导线外皮的材料与密封膜的材料相同，导线外皮的材料与密封膜的材料包括PVC材料、EVA材料及TPU材料，并且导线外皮的厚度不小于至少一个摩擦发电机100的导线线芯的半径。

也就是说，导线外皮的材料与封装膜的材料可以相同，封装膜的材料可以为PVC、EVA、TPU等能够热熔接的材料，并且导线外皮的厚度不小于导线线芯半径，以在熔合完毕的导线熔合区300，导线可以完全无缝隙的处于两个封装膜及导线线芯材料的融合层中，实现彻底封装，使摩擦发电机100处于完全密封的工作环境中。

根据本发明实施例的摩擦发电装置，通过将摩擦发电机置于上密封膜和下密封膜密封后的密封腔内，并且将上密封膜和下密封膜对应导线输出位置的边缘与摩擦发电机的导线相熔合，从而导线可以完全无缝隙处于封装膜及导线线芯材料的熔合层中，提高装置的密封性，实现发电机的导线部分的彻底封装，更好地满足摩擦发电机工作的环境条件，提高摩擦发电机的工作性能。

图2为根据本发明实施例的摩擦发电装置的制备方法的流程图。如图2所示，针对于上述的摩擦发电装置，该制备方法包括以下步骤：

在步骤S201中，将至少一个摩擦发电机设置于上密封膜和下密封膜对齐放置的腔室内。

例如，摩擦发电机装夹，将摩擦发电机放置进两片封装膜形成的腔室内，并使两片封装膜的第一熔合边区、第二熔合边区对齐。

在步骤S202中，将上密封膜和下密封膜的对应导线输出位置以外的边缘熔接，以形成边缘熔合区。

具体地，首先进行第一次熔接，将包覆好的摩擦发电机放置进专用模具内，使用封装设备将两片封装膜的第一熔合区熔接在一起，形成边缘熔合区。

在步骤S203中，对腔室进行充气或放气，以使腔室内的气压达到预设气压值。其中，预设气压值可以根据实际情况进行设置。

其中，对腔室进行充气和放气的方式可以有很多种，例如直接通过未熔合的区域进行充气和放气，或者设置一个气流通道进行充气和放气。

进一步地，其次对腔室内进行气量控制，通过两片封装膜的第二熔合边区位置的缺口，对腔室进行充放气体，以达到所需求的气压。

如上所述，位于密封腔中的介质可以包括气体，特别的是，该介质优选可以是空气，然而，其它气体或者具有/不具有空气的气体的混合物也是可设想的。另外，有利地可以在密封腔中存在一定的过压，从而密封件可以适配于不同的要求。

在步骤S204中，将导线、上密封膜和下密封膜的对应导线输出位置的边缘熔接，以形成导线熔合区。

另外，最后进行第二次熔接，使用封装设备将两片封装膜的第二熔合区熔接在一起，形成导线熔合区。

可选地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的制备方法还包括：在对导线熔合区熔接时，对与导线熔合区相邻的边缘熔合区进行再次熔接，以提高装置的密封性。

也就是说，导线熔合区的厚度不小于边缘熔合区的厚度，在两片封装膜的第二熔合区熔接时，为了保证密封效果，可以对于导线熔合区相邻的边缘熔合区进行同时的二次熔接，进一步保证摩擦发电装置的密封性。

进一步地，在本发明的实施例中，导线熔合区的熔接时间小于边缘熔合区的熔接时间，导线熔合区的熔接时间小于5s。例如，导线熔合区的通电熔接时间可以为边缘熔合区的通电熔接时间的0.1-0.5倍，且不能大于5s，从而将导线熔合区与摩擦发电机的导线外皮相熔合，提高装置的密封性，更好地满足摩擦发电机工作的环境条件，提高摩擦发电机的工作性能。

可选地，在本发明的一个实施例中，通过高周波封装机对导线熔合区与边缘熔合区进行熔接，也可以通过超声波封装机对导线熔合区与边缘熔合区进行熔接，即言，封装设备可以为高周波封装机或超声波封装机，进而实现摩擦发电机的封装。

例如，选用高周波封装机进行封装，封装电流可以为2-3A，边缘熔合区的通电熔接时间可以为2.5s，保温压实时间2s；导线熔合区的通电熔接时间可以为0.3s，保温压实时间可以为2s。

此外，上密封膜的壁厚和下密封膜的壁厚可以不同，因此，密封件的可压缩性或密封件的变形可以在安装状态下根据应用来适配，因为具有较大壁厚的区域相比于具有较小壁厚的区域不能够如此强烈地变形。

例如，选择PVC材料封装膜，边缘熔合区的材料厚度可以为0.3mm，导线熔合区的材料厚度可以0.5mm，导线线芯的直径可以0.8mm，线皮为PVC材质，并且其厚度可以0.8mm。

根据本发明实施例提出的摩擦发电装置的制备方法，通过将摩擦发电机置于上密封膜和下密封膜密封后的密封腔内，并且将上密封膜和下密封膜对应导线输出位置的边缘与摩擦发电机的导线相熔合，从而导线可以完全无缝隙处于封装膜及导线线芯材料的熔合层中，提高装置的密封性，实现发电机的导线部分的彻底封装，更好地满足摩擦发电机工作的环境条件，提高摩擦发电机的工作性能。

进一步地，图3为根据本发明另一个实施例的摩擦发电装置的制备方法的流程图。如图3所示，针对于上述的摩擦发电装置，该制备方法还包括以下步骤：

在步骤S301中，将至少一个摩擦发电机设置于上密封膜和下密封膜对齐放置的腔室内。

在步骤S302中，将上密封膜和下密封膜的对应导线输出位置以外的边缘以及对应导线输出位置的边缘进行同步熔接，以分别形成边缘熔合区与导线熔合区，其中，在边缘熔合区或导线熔合区中预留出气流通道。

在步骤S303中，通过气流通道对腔室进行充气或放气，以使腔室内的气压达到预设气压值。

在步骤S304中，对气流通道进行熔接。

其中，本发明实施例的制备方法与上述制备方法的区别在于：导线熔接区与边缘熔接区可以同步熔合，但在边缘熔接区或者导线熔接区的对应位置预留一个气流通道。具体地，熔合过程为，首先同步熔合导线熔接区与边缘熔接区，之后通过气流通道调整内部封存的气体体积到最合适，以使腔室内达到所需求的气压，最后熔接气流通道，完成封闭，以及在气流通道的外侧一定间距处可以再次熔合气流通道，从而形成两个熔接点，两个熔接点之间的空腔里封存有气体，从而增加密封件的气密性。

需要说明的是，前述对摩擦发电装置的制备方法实施例的解释说明也适用于该实施例的摩擦发电装置的制备方法，为减少冗余，此处不再赘述

根据本发明实施例提出的摩擦发电装置的制备方法，通过将摩擦发电机置于上密封膜和下密封膜密封后的密封腔内，并且将上密封膜和下密封膜对应导线输出位置的边缘与摩擦发电机的导线相熔合，从而导线可以完全无缝隙处于封装膜及导线线芯材料的熔合层中，提高装置的密封性，实现发电机的导线部分的彻底封装，更好地满足摩擦发电机工作的环境条件，提高摩擦发电机的工作性能。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种摩擦发电装置，其特征在于，包括：

至少一个摩擦发电机以及密封件；

其中，所述密封件包括上密封膜和与所述上密封膜相适配的下密封膜；

所述上密封膜和所述下密封膜对应摩擦发电机导线输出位置的边缘与所述至少一个摩擦发电机的导线相熔合以形成导线熔合区；

所述上密封膜和所述下密封膜形成的熔合区除所述导线熔合区之外为边缘熔合区；

所述导线熔合区的厚度不小于所述边缘熔合区的厚度；

所述上密封膜、下密封膜以及所述导线熔合区、边缘熔合区构成密封腔，用于包裹所述至少一个摩擦发电机并进行封装，并且在所述边缘熔合区或所述导线熔合区中设置有气流通道，以通过所述气流通道对所述密封腔进行充气和放气，且在充气和放气之后，将所述气流通道进行熔接，以在所述气流通道的外侧再次熔合所述气流通道，形成两个熔接点，以在所述两个熔接点之间的空腔里封存有气体。

2.根据权利要求1所述的摩擦发电装置，其特征在于，所述导线熔合区包括所述上密封膜和所述下密封膜的边缘处与导线所对应的位置及导线两个边缘分别向外延伸预设范围。

3.根据权利要求1所述的摩擦发电装置，其特征在于，当所述上密封膜和所述下密封膜对应摩擦发电机导线输出位置的边缘与所述导线的导线外皮相熔合时，所述导线外皮的材料与密封膜的材料相同，所述导线外皮的材料与密封膜的材料包括聚氯乙烯PVC材料、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA材料及热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU材料。

4.根据权利要求3所述的摩擦发电装置，其特征在于，所述导线外皮的厚度不小于所述至少一个摩擦发电机的导线线芯的半径。

5.一种摩擦发电装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将至少一个摩擦发电机设置于上密封膜和下密封膜对齐放置的腔室内；

将所述上密封膜和所述下密封膜的对应导线输出位置以外的边缘熔接，以形成边缘熔合区；

对所述腔室进行充气或放气，以使所述腔室内的气压达到预设气压值；以及

将导线、所述上密封膜和所述下密封膜的对应导线输出位置的边缘熔接，以形成导线熔合区。

6.根据权利要求5所述的摩擦发电装置的制备方法，其特征在于，还包括：在对所述导线熔合区熔接时，对与导线熔合区相邻的边缘熔合区进行再次熔接。

7.根据权利要求5所述的摩擦发电装置的制备方法，其特征在于，所述导线熔合区的熔接时间小于所述边缘熔合区的熔接时间。

8.根据权利要求7所述的摩擦发电装置的制备方法，其特征在于，所述导线熔合区的熔接时间小于5s。

9.根据权利要求5所述的摩擦发电装置的制备方法，其特征在于，通过高周波封装机或超声波封装机对所述导线熔合区与所述边缘熔合区进行熔接。

10.一种摩擦发电装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将至少一个摩擦发电机设置于上密封膜和下密封膜对齐放置的腔室内；

将所述上密封膜和所述下密封膜的对应导线输出位置以外的边缘以及对应导线输出位置的边缘进行同步熔接，以分别形成边缘熔合区与导线熔合区，其中，在所述边缘熔合区或所述导线熔合区中预留出气流通道；

通过所述气流通道对所述腔室进行充气或放气，以使所述腔室内的气压达到预设气压值；以及

对所述气流通道进行熔接。