[實用新型]靜電能量采集器

有效

• 申請號: 201720471632.5
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN206865373U
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 汪飛;張玉龍
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: H02N1/08
• 分類號: H02N1/08;H01G5/011;H01G5/16
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 潘霞

技術領域

本實用新型涉及能量采集技術領域，特別是涉及一種靜電能量采集器。

背景技術

能量采集技術作為一種新型的供電方式，通過能量采集器將隨處可見的、可再生能源，如機械振動、風能、太陽能、熱能、核能等轉化成電能，并結合相匹配的電源管理電路，為負載提供電能。振動能量采集器是能量采集器中的一種，它可以將自然界中普遍存在的機械振動能量轉換成電能，進而實現不間斷地為各種低功耗電子元件或者微系統供電，所以此類型的微電源具有良好的研究和應用前景。靜電式振動能量采集器是基于可變電容結構進行設計的，相比于壓電式和電磁式振動能量采集器，靜電式振動能量采集器的優點在于其很容易通過MEMS微加工工藝制成硅基微型能量采集器，從而得以大規模低成本生產。但是，目前靜電式能量采集器的輸出功率低，穩定性差，不利于能量采集器的推廣應用。

實用新型內容

基于此，有必要提供一種輸出功率高且穩定性好的靜電能量采集器。

一種靜電能量采集器，包括可變電容結構以及偏置電壓生成裝置；所述可變電容結構包括第一固定極板、第二固定極板和運動極板；所述第一固定極板包括第一基體和第一電極層；所述第一基體上開設有第一凹槽；所述第一電極層形成于所述第一基體上開設有第一凹槽的一面；所述第二固定極板朝向所述第一固定極板相對設置；所述第二固定極板包括第二基體和第三電極層；所述第二基體上與所述第一固定極板相對的一面設置有第二凹槽；所述第三電極層形成于所述第二基體上開設有第二凹槽的一面；所述運動極板設于所述第一固定極板和第二固定極板之間；所述運動極板包括支撐構件、質量塊以及第二電極層；所述支撐構件與所述第一基體以及所述第二基體連接；所述支撐構件用于支撐所述質量塊，并使得所述質量塊位于所述第一凹槽和所述第二凹槽之間；所述第二基體與所述支撐構件連接；所述第二電極層形成于所述運動極板的表面；所述第二電極層包括至少一個子電極層；其中，所述偏置電壓生成裝置用于生成偏置電壓以在所述第一固定極板、所述第二固定極板和所述運動極板之間形成固定電場。

在其中一個實施例中，所述第二電極層包括一個子電極層；所述子電極層形成于所述運動極板上與所述第一固定極板相對的一面。

在其中一個實施例中，所述質量塊上與所述第一凹槽相對的一面和/或所述第一凹槽內設置有凸點；所述質量塊上與所述第二凹槽相對的一面和/或所述第二凹槽內設置有凸點。

在其中一個實施例中，所述第一凹槽和所述第二凹槽內均設置有凸點。

在其中一個實施例中，所述偏置電壓生成裝置為駐極體；所述駐極體上存在電荷分布；所述駐極體至少覆蓋在所述可變電容結構中的兩個電極層上。

在其中一個實施例中，所述駐極體覆蓋在所述第一電極層表面和所述第三電極層表面；所述駐極體上存在異種電荷分布。

在其中一個實施例中，所述駐極體為含氟聚合物材料制成的駐極體。

在其中一個實施例中，所述支撐構件包括支撐主體和懸臂梁結構；所述支撐主體為中空結構，用于放置所述質量塊；所述懸臂梁結構分別與所述支撐主體、所述質量塊連接。

在其中一個實施例中，所述第一基體、所述第二基體、所述支撐構件和所述質量塊均由硅基材料制成。

在其中一個實施例中，所述第一電極層、所述第二電極層以及所述第三電極層均為金屬導電層。

上述靜電能量采集器，第一固定極板和運動極板之間形成一個可變電容，第二固定極板和運動極板之間形成另外一個可變電容，也即是靜電能量采集器包括兩個可變電容，因此可以有效提高靜電采集器的輸出功率。并且，靜電能量采集器中的兩塊固定極板將運動極板結構封裝在采集器的內部，從而提高采集器的穩定性。

附圖說明

圖1為一實施例中的靜電能量采集器的結構圖；

圖2為圖1中的靜電能量采集器的剖視圖；

圖3A為一實施例中的靜電能量采集器的軸側圖；

圖3B為圖3A的靜電能量采集器的軸側剖面圖；

圖4A～4E分別為五個實施例中的可變電容結構中駐極體上電荷分布圖；

圖5為一實施例中的駐極體表面電暈充電方式的示意圖；

圖6為一實施例中制備第一固定極板的步驟的流程圖；

圖7為另一實施例中制備第一固定極板的步驟的流程圖；

圖8A～8H為與圖7中的制備流程對應的器件的結構示意圖；

圖9為一實施例中制備第二固定極板的步驟的流程圖；

圖10為一實施例中制備運動極板步驟的流程圖；