[發明專利]駐極體自發電可穿戴裝置

有效

• 申請號: 201710058868.0
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN108347192B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 任凱亮;朱建雄;宮少波
• 申請（專利權）人: 北京納米能源與系統研究所
• 主分類號: H02N1/08
• 分類號: H02N1/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明提供了一種駐極體自發電可穿戴裝置，包括：外條形彈性帶；內條形彈性帶，與外條形彈性帶相對設置，兩者共同構成可穿戴裝置載體，該載體中間設置有空腔；駐極體薄膜，固定設置在所述空腔內；外電極，設置在外條形彈性帶上，與所述駐極體薄膜的一表面相對；以及內電極，設置在內條形彈性帶上，與所述駐極體薄膜的另一表面相對；隨著可穿戴裝置運動，外條形彈性帶和/或內條形彈性帶發生形變，駐極體薄膜與外電極和/或內電極之間的距離和/或相對位置發生變化，由此所述駐極體薄膜與所述外電極和內電極之間的感應電場強度發生變化，從而將機械能轉換為電能。本發明實現了機械能到電能的有效轉換，電壓、電流及能量轉換效率有很大的提高。

技術領域

本發明涉及可穿戴智能裝置領域，尤其涉及一種駐極體自發電可穿戴裝置。

背景技術

可穿戴裝置，例如手環，佩戴在手腕上可起裝飾作用且具有美感，是人體常見的佩戴飾品。日常生活中的人手臂、腳臂等運動無時無刻不消耗著機械能，特別是人體步行及跑步過程中，若通過一種智能可穿戴裝置將這種消耗的機械能轉化為電能加以轉化利用，會在能源轉化方面具有重大的實際應用價值。除此之外，常規有源充電的缺點是需要尋找充電源頭，或者插座，或者移動電源。

此外，現有的可穿戴裝置發電主要依據壓電原理、溫差原理發電、電磁原理發電，但其由于存在發電電壓小，電流小的缺點，不易被可穿戴傳感器件使用。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于上述技術問題，本發明提供了一種駐極體自發電可穿戴裝置，充分利用人體或動物手臂、腳臂等在運動過程中產生的機械能，將其轉化為電能，實現了機械能到電能的有效轉換，解決了人或動物可穿戴相關智能電子器件長期供電的能量收集問題；電壓、電流及動能到電能的轉換效率有很大的提高，便于可穿戴傳感器使用。

(二)技術方案

本發明駐極體自發電可穿戴裝置包括：外條形彈性帶；內條形彈性帶，與所述外條形彈性帶相對設置，兩者共同構成可穿戴裝置的載體，該載體中間設置有空腔；駐極體薄膜，固定設置在所述空腔內；外電極，設置在所述外條形彈性帶上，與所述駐極體薄膜的一表面相對；以及內電極，設置在所述內條形彈性帶上，與所述駐極體薄膜的另一表面相對；其中，隨著所述可穿戴裝置運動，所述外條形彈性帶和/或內條形彈性帶發生形變，所述駐極體薄膜與所述外電極和/或內電極之間的距離和/或相對位置發生變化，由此所述駐極體薄膜與所述外電極和內電極之間的感應電場強度發生變化，從而將機械能轉換為電能。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明駐極體自發電可穿戴裝置至少具有以下有益效果其中之一：

(1)可穿戴裝置采用駐極體進行自發電，充分利用人體或動物手臂、腳臂等在運動過程中產生的機械能，將其轉化為電能，實現了機械能到電能的有效轉換，該轉換收集的能量可用于人體可穿戴傳感器件的持續供電；解決了人或動物可穿戴相關智能電子器件長期供電的能量收集問題；

(2)相較于現有的可穿戴裝置，本發明提供的可穿戴裝置依據駐極體方式的靜電感應效應發電，其發電電壓及電流有很大的提高，便于可穿戴傳感器使用；

(3)采用外硬質支撐架與內硬質支撐架，實現了對所述駐極體薄膜的固定支撐，使其在手臂、腳臂等運動彎曲碰撞過程中免受損壞；

(4)本發明可穿戴裝置充分利用其具有的空腔結構以及可穿戴裝置載體的彈性，極大的提高了動能到電能的轉換效率。

附圖說明

通過附圖所示，本發明的上述及其它目的、特征和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發明的主旨。

圖1為本發明的單電荷駐極體自發電可穿戴裝置結構示意圖。