[發(fā)明專利]一種基于太陽能的靜電式能量收集器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711000438.X
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107733279B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇宇鋒;張坤;段智勇;郭丹;朱強;聶惠娟;張振宇;丁建橋
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: H02N1/08
• 分類號: H02N1/08
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 孫詩雨

本發(fā)明公開了一種基于太陽能的靜電式能量收集器，包括聚光裝置、磁鐵、駐極體組件、收集電極組件、外殼以及蓋板。駐極體組件由熱解石墨片、絕緣層、駐極體以及保護電極組成，由于熱解石墨片的抗磁性，駐極體受到抗磁力作用將自由懸浮在磁鐵上部。利用雙凸透鏡將太陽光聚焦到熱解石墨片的邊緣，駐極體發(fā)生轉(zhuǎn)動。由于收集電極與駐極體之間構(gòu)成電容，當(dāng)駐極體組件轉(zhuǎn)動時，電容的相對面積發(fā)生改變，從而引起收集電極上的電荷的變化，通過能源管理電路將收集電極上的電荷加以存儲，實現(xiàn)太陽能轉(zhuǎn)換為電能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能量收集器的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于太陽能的靜電式能量收集器，可以將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，實現(xiàn)能量的采集。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對能源的需求越來越明顯，但是常規(guī)途徑的能源供應(yīng)和提取已經(jīng)難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求。尋找新的能源技術(shù)成為解決該問題的一個有效途徑。自然界中存在各種各樣的能量，像太陽能、振動能、熱能以及核能等，這些能源可以通過能量轉(zhuǎn)換技術(shù)被利用。比如，通過壓電效應(yīng)加工環(huán)境中的振動機械能轉(zhuǎn)換為電能，通過生物化學(xué)反應(yīng)收集能量，通過熱電效應(yīng)將熱量轉(zhuǎn)換為電能，通過光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。太陽能是一種常見的能量，可以將太陽能收集起來轉(zhuǎn)換可以利用的能量。靜電式能量收集器具有大功率輸出特點。將太陽能與靜電式能量收集技術(shù)結(jié)合起來，能夠豐富太陽能轉(zhuǎn)換方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于太陽能的靜電式式能量收集器，可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，為微電子器件提供能源。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于太陽能的靜電式能量收集器，包括底座，底座上設(shè)有高度調(diào)節(jié)桿，高度調(diào)節(jié)桿上設(shè)有聚光裝置；所述底座上設(shè)有能量收集裝置，能量收集裝置置于聚光裝置下方，所述能量收集裝置包括駐極體組件和磁鐵結(jié)構(gòu)，所述磁鐵結(jié)構(gòu)外設(shè)有外殼，駐極體組件懸浮置于磁鐵結(jié)構(gòu)上方，所述磁鐵結(jié)構(gòu)上方還設(shè)有蓋板，蓋板的下側(cè)面上設(shè)有采集電極組件；采集電極組件包括至少兩個采集電極，采集電極組件與駐極體組件之間設(shè)有間距。

所述駐極體組件由熱解石墨片、絕緣層、駐極體層和保護電極自下而上層疊結(jié)合制成。

所述的熱解石墨片、絕緣層和駐極體層均呈圓形，保護電極為扇形或條形，絕緣層的直徑小于熱解石墨片的直徑，駐極體層的直徑小于或等于絕緣層的直徑。

所述熱解石墨片呈圓盤形，駐極體層呈扇形、條形，駐極體呈環(huán)形分布于絕緣層上。

所述磁鐵結(jié)構(gòu)由釹鐵硼或釤鈷永磁體制成，所述的磁鐵結(jié)構(gòu)包括一個內(nèi)磁鐵和一個外環(huán)磁鐵，所述外環(huán)磁鐵套在內(nèi)磁鐵的外周，外環(huán)磁鐵和內(nèi)磁鐵的磁化方向均沿軸向、且外環(huán)磁鐵和內(nèi)磁鐵的磁化方向相反。

所述駐極體組件懸浮于磁鐵結(jié)構(gòu)正上方，由于駐極體組件處于懸浮狀態(tài)，其旋轉(zhuǎn)時受到很小的阻力。所述熱解石墨片的外徑大于外環(huán)磁鐵的內(nèi)徑、且小于外環(huán)磁鐵的外徑。

所述聚光裝置為雙凸透鏡，太陽光經(jīng)過聚光裝置形成一個光斑照射于未被絕緣層覆蓋的熱解石墨片邊緣區(qū)域，聚焦后的光斑溫度明顯高于被太陽光直射的區(qū)域，被光斑照射區(qū)域的溫度將升高，熱解石墨片的溫度不均勻分布將導(dǎo)致駐極體組件的旋轉(zhuǎn)運動。由于收集電極與駐極體之間構(gòu)成電容，當(dāng)駐極體組件轉(zhuǎn)動時，駐極體和收集電極的相對面積發(fā)生改變，當(dāng)光線持續(xù)照射時，駐極體組件將持續(xù)旋轉(zhuǎn)，駐極體與收集電極的相對面積將周期性變化，從而引起收集電極上的往復(fù)電荷的變化，通過能源管理電路的作用將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。

所述采集電極組件由若干個扇形或條形的采集電極制成，采集電極組件為圓形；采集電極組件與駐極體組件之間設(shè)有間距，二者相互不接觸。

所述保護電極為不導(dǎo)磁材料制成。

所述蓋板由透光材料制成，或者蓋板上設(shè)有透光孔。