[發明專利]具有發電單元的慣性發電裝置和加速方向檢測裝置

在審

• 申請號: 201310403328.3
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN104426425A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 王中林
• 申請（專利權）人: 北京納米能源與系統研究所
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02N1/04;H02K11/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明屬于與納米發電及其應用相關的技術領域，具體涉及一種具有發電單元的慣性發電裝置和加速方向檢測裝置。

背景技術

在微電子和材料技術高速發展的今日，大量新型具有多種功能和高度集成化的微型電子器件不斷被開發出來，并在人們日常生活的各個領域展現出前所未有的應用前景。然而，和這些微型電子器件所匹配的電源系統的研究卻相對滯后，一般說來，這些微型電子器件的電源都是直接或者間接來自于電池。電池不僅體積較大、質量較重，而且含有的有毒化學物質對環境和人體存在潛在的危害。

為了將自然界中以各種形式存在的能量轉化為電能，最常用的方法是利用電磁感應原理。按照這種原理設計的發明裝置，需要事先將各種形式的能量先轉化為機械能，通過電磁感應轉化為電能。例如由水輪機、汽輪機、柴油機或其它動力機械驅動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產生的能量轉化為機械能后傳給電磁感應式發電機，再由發電機轉換為電能。然而，這種發電機都需要相對集中、大強度的能量輸入，對于人們日常活動中產生的以及自然界存在的強度較小的能量，基本都無法將其有效的轉化為電能。同時，傳統發電機的體積較大、結構復雜，無法作為微型電子器件的供電元件使用。因此，若能將運動、振動等自然存在的強度較小的機械能轉化為電能，將具有極其重要的意義。

此外，現有的加速度測量裝置往往需要外接電源，這限制了加速度計的應用。如果能夠設計一種不依靠外部電源而直接能夠檢測加速度的加速度測量裝置，則將大大提高其應用價值。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明所要解決的一個技術問題是目前的發電裝置無法有效地利用自然界中由震動、沖擊、風力或海潮等強度較小且不穩定的機械能。

本發明所要解決的另一個問題是現有的加速方向檢測裝置必須依賴外部電源，因而導致其應用受外界環境的制約。

(二)技術方案

本發明提出一種慣性發電裝置，包括基座、發電單元，還包括動體，所述發電單元與所述基座固定連接，所述動體與所述基座不固定連接，其中，當所述動體與所述發電單元接觸并與該發電單元產生相互作用力時，所述發電單元能夠將所述動體對其產生的作用力做的功的至少一部分轉化為電能。

根據本發明的一種具體實施方式，當所述動體受到一個相對于所述基座的慣性力時，該動體與所述發電單元接觸并與該發電單元產生相互作用力。

根據本發明的一種具體實施方式，所述發電單元和所述動體之間的距離被限制于一個范圍內，以便二者能夠在隨機發生的不同方向的慣性力的作用下而發生隨機的多次觸碰。

根據本發明的一種具體實施方式，所述基座是中空的腔體結構，所述發電單元和所述動體均位于所述基座的內部。

根據本發明的一種具體實施方式，所述基座是中空的密閉腔體。

根據本發明的一種具體實施方式，所述基座是一個圓筒形的殼體，所述動體是一個圓柱形的滾柱，所述發電單元具有多個，它們均勻設置在所述殼體的內側表面上。

根據本發明的一種具體實施方式，所述基座是中空的球體殼體，所述動體是一個滾球，所述發電單元具有多個，并且以等間隔分布的形式固定于該殼體的內壁。

根據本發明的一種具體實施方式，所述發電單元包括納米發電材料。

根據本發明的一種具體實施方式，所述發電單元包括從上至下依次疊置的頂電極、第一摩擦層、彈性隔離件、第二摩擦層和底電極，其中，所述頂電極和所述第一摩擦層緊密相接構成上部分，所述底電極和所述第二摩擦層緊密相接構成下部分；所述第一摩擦層和第二摩擦層在摩擦電極序中處于不同的位置；所述彈性隔離件分別與上部分與下部分相連，并使得：在無外力作用于所述上部分時，所述第一摩擦層和所述第二摩擦層相互分隔以一定的距離；當上部分受到朝向所述下部分的作用力時，所述上部分能夠朝向所述下部分移動并接觸所述下部分；并且，當所述上部分受到的朝向所述下部分的作用力減小或消失時，所述上部分能夠遠離所述下部分移動。

根據本發明的一種具體實施方式，所述彈性隔離件是由絕緣材料構成的彈性體。

根據本發明的一種具體實施方式，所述彈性隔離件連接于所述第一摩擦層與所述第二摩擦層的接觸面上，或者連接于所述上部分或下部分的側面。

根據本發明的一種具體實施方式，所述彈性隔離件容納于開設于所述第一摩擦層和/或所述第二摩擦層的沉孔中。

根據本發明的一種具體實施方式，所述發電單元包括從上至下層疊緊密接觸的頂電極、介質層、壓電層和底電極。