CN107317509A - 一种充气式介电弹性体发电机的结构设计 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种介电弹性体发电机的结构，尤其是涉及一种充气式介电弹性体发电机的结构设计。气缸和伺服缸一起水平放置固定在工作台上，气缸活塞杆和伺服缸推杆用销连接，保证其中心在一条直线上，充气式介电弹性体发电机容腔通过基座固定在工作台上，气缸内的气体进入充气式介电弹性体发电机容腔，形成一条密闭的气路通道。通过控制伺服电机的正反转，来实现充气式介电弹性体发电机容腔的鼓起与收缩，从而使介电弹性体发电机电容产生变化，进行发电。该机构具有结构简单、安装方便、易维护和成本低等优点。充气式介电弹性体发电机能在非常宽的频率范围高效工作，未来应用场景广泛。
Description
技术领域
本发明涉及一种介电弹性体发电机的结构，尤其是涉及一种充气式介电弹性体发电机的结构设计。
背景技术
介电弹性体是一种新型的功能性材料，因能量密度高(比传统压电材料高出两个数量级)，质量轻，变形大，价格低以及机电转换效率高等优点，使得其在发电领域越来越受重视。从原理上介电弹性体发电机是一种具有“三明治”式三层结构的可变电容器，上下两层是柔性电极，中间是介电弹性体。在偏置电压下，通过拉伸、收缩介电弹性体即可将施加的机械能转化为电能。而充气式介电弹性体是近几年新提出的结构：利用介电弹性体薄膜制作成一个容腔，对其进行充气时，介电弹性体薄膜鼓起，表面积增大，厚度变薄，发电机的电容增大。在充放气过程中，偏置电压下的介电弹性体发电机电容发生变化，从而基于可变电容原理进行发电。充气式介电弹性体发电机能在非常宽的频率范围高效工作，未来应用场景广泛。
发明内容
本发明涉及充气式介电弹性体发电机结构设计。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种充气式介电弹性体发电机，其发电过程：伺服电机正向转动，通过齿轮箱带动伺服缸推杆向前运动，从而带动与其连接的气缸活塞向后运动，将缸体内部气体通过气管导入充气式介电弹性体发电机容腔内，使其充气鼓起，产生其形变；而伺服电机反向转动，通过齿轮箱带动伺服缸推杆向后运动，从而带动与其连接的气缸活塞向前运动，将充气式介电弹性体发电机容腔内气体通过气管抽入缸体内部，使充气式介电弹性体发电机容腔收缩，恢复至原始状态。通过控制伺服电机的正反转，来实现充气式介电弹性体发电机容腔的鼓起与收缩，从而使介电弹性体发电机电容产生变化，进行发电。
其特征在于：为提升发电机发电效果，进行预拉伸处理使介电弹性体薄膜的厚度控制在0.5毫米以下，且封装时必须使用密封垫圈，从而保证充气式介电弹性体发电机容腔的气密性。
其特征在于：容腔两侧各布置介电弹性体发电机，在充放气过程中使其同时工作，从而提高整体效率。
该机构具有结构简单、安装方便、易维护和成本低等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图所示，本发明的发电机包括工作台1、气缸后支架2、气缸后盖板3、出气嘴4、气管5、气缸缸体6、气缸前盖板7、气缸前支架8、气缸活塞杆9、销10、伺服缸推杆11、伺服缸缸体12、伺服电机13、齿轮箱14、伺服缸前支架15、伺服缸后支架16、伺服缸盖板17、腔体18、基座19、带密封垫圈的介电弹性体薄膜20、进气嘴21、容腔盖板22和若干螺丝、螺母。气缸(气缸后盖板3、气缸缸体6、气缸前盖板7、气缸活塞杆9)通过气缸前支架8、气缸后支架2水平放置固定在工作台1上，伺服缸(伺服缸推杆11、伺服缸缸体12、伺服电机13、齿轮箱14、伺服缸盖板17)通过伺服缸前支架15、伺服缸后支架16水平放置固定在工作台1上，气缸活塞杆9和伺服缸推杆11用销10连接，保证其中心在一条直线上，而且气缸和伺服缸量程相同，初始状态为各自的一半量程，充气式介电弹性体发电机容腔(腔体18、带密封垫圈的介电弹性体薄膜20、进气嘴21、容腔盖板22)通过基座19固定在工作台1上，气缸内的气体经由与出气嘴4和进气嘴21连接的气管5进入充气式介电弹性体发电机容腔，形成一条密闭的气路通道，从而进行发电。
伺服电机13正向转动，通过齿轮箱14带动伺服缸推杆11向前运动，从而带动与其连接的气缸活塞9向内运动，将缸体6内部气体通过气管5通入介电弹性体发电机容腔内，使带密封垫圈的介电弹性体薄膜20因充气鼓起，产生其形变；而伺服电机13反向转动，通过齿轮箱14带动伺服缸推杆11向后运动，从而带动与其连接的气缸活塞9向外运动，将充气式介电弹性体发电机容腔内气体通过气管5抽入缸体6内部，使充气式介电弹性体发电机容腔收缩，恢复带密封垫圈的介电弹性体薄膜20原始状态。通过控制伺服电机13的正反转，来实现充气式介电弹性体发电机容腔的薄膜20鼓起与收缩，进而改变介电弹性体发电机的电容，进行发电。
Claims (5)
1.一种充气式介电弹性体发电机，其特征在于：该发电机包括工作台、气缸后支架、气缸后盖板、出气嘴、气管、气缸缸体、气缸前盖板、气缸前支架、气缸活塞杆、销、伺服缸推杆、伺服缸缸体、伺服电机、齿轮箱、伺服缸前支架、伺服缸后支架、伺服缸盖板、腔体、基座、带密封垫圈的介电弹性体薄膜、进气嘴、容腔盖板和若干螺丝、螺母。气缸(气缸后盖板、气缸缸体、气缸前盖板、气缸活塞杆)通过气缸前支架、气缸后支架水平放置固定在工作台上，伺服缸(伺服缸推杆、伺服缸缸体、伺服电机、齿轮箱、伺服缸盖板)通过伺服缸前支架、伺服缸后支架水平放置固定在工作台上，气缸活塞杆和伺服缸推杆用销连接，保证其中心在一条直线上，而且气缸和伺服缸量程相同，初始状态为各自的一半量程，充气式介电弹性体发电机容腔(腔体、带密封垫圈的介电弹性体薄膜、进气嘴、容腔盖板)通过基座固定在工作台上，气缸内的气体经由与出气嘴和进气嘴连接的气管进入充气式介电弹性体发电机容腔，形成一条密闭的气路通道。通过控制伺服电机的正反转，来实现充气式介电弹性体发电机容腔的鼓起与收缩，从而使介电弹性体发电机电容产生变化，进行发电。
2.根据权利要求1所述一种充气式介电弹性体发电机，其特征在于：为提升发电机发电效果，进行预拉伸处理使介电弹性体薄膜的厚度控制在0.5毫米以下，且封装时必须使用密封垫圈，从而保证充气式介电弹性体发电机容腔的气密性。
3.根据权利要求1所述一种充气式介电弹性体发电机，其特征在于：可平行布置2个介电弹性体薄膜容腔，一端的充气式介电弹性体收缩的同时，另一端的充气式介电弹性体鼓起，可以使得2个充气式介电弹性体同时工作，提高机械能到电能的转化效率。
4.根据权利要求1所述一种充气式介电弹性体发电机，其特征在于：容腔两侧各布置介电弹性体发电机，在充放气过程中使其同时工作，从而提高整体效率。
5.根据权利要求1所述一种充气式介电弹性体发电机，其特征在于：伺服缸作为提供能源的输入装置，将电能转变为可利用的机械能；亦可使用其他可再生能源作为输入能，如风能、海洋能等。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710668736.XA CN107317509A (zh) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | 一种充气式介电弹性体发电机的结构设计 |
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| CN201710668736.XA CN107317509A (zh) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | 一种充气式介电弹性体发电机的结构设计 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN107317509A true CN107317509A (zh) | 2017-11-03 |
Family
ID=60175072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710668736.XA Pending CN107317509A (zh) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | 一种充气式介电弹性体发电机的结构设计 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107317509A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108152331A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-06-12 | 浙江师范大学 | 介电弹性体圆台式拉伸发电试验装置 |
| CN108566115A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-09-21 | 华南理工大学 | 一种基于介电弹性体的小型全柔顺旋转运动平台 |
| WO2023104042A1 (zh) * | 2021-12-08 | 2023-06-15 | 深圳先进技术研究院 | 用于制造介电弹性体的装置 |
-
2017
- 2017-07-28 CN CN201710668736.XA patent/CN107317509A/zh active Pending
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| CN108566115A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-09-21 | 华南理工大学 | 一种基于介电弹性体的小型全柔顺旋转运动平台 |
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