[發(fā)明專利]一種伸縮式介電彈性體能量采集裝置及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010057258.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111146852A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴志慧;張才亮;張國(guó)慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/32
• 分類號(hào): H02J7/32;H02N2/18
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 熊永強(qiáng);王勤

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N伸縮式介電彈性體能量采集裝置，包括框體，伸縮柱，彈性支撐件和至少兩個(gè)可變電容，框體內(nèi)設(shè)有含有開(kāi)口的空腔，所述開(kāi)口用于通過(guò)伸縮柱，伸縮柱的一端位于空腔內(nèi)，彈性支撐件的一端固定在伸縮柱的所述一端，彈性支撐件的另一端固定在空腔底部，至少兩個(gè)可變電容沿空腔的軸向間隔固定在空腔側(cè)壁上，每個(gè)可變電容包括依次層疊設(shè)置的第一電極、介電彈性體層和第二電極，至少兩個(gè)可變電容的介電彈性體層均與伸縮柱固定連接，所述伸縮柱沿空腔的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)至任意位置時(shí)，至少一個(gè)可變電容的介電彈性體層處于形變狀。該裝置在外加電場(chǎng)的條件下，能夠高效將位移激勵(lì)轉(zhuǎn)換成電能，且電能輸出效率高。本申請(qǐng)還提供了該裝置的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種伸縮式介電彈性體能量采集裝置及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來(lái)，能源已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素；同時(shí)隨著環(huán)保意識(shí)的進(jìn)步，各種清潔能源的有效利用受到社會(huì)的廣泛關(guān)注。其中，介電彈性體(DielectricElastomer)是一種新型功能材料，具有能量密度高、變形范圍大、價(jià)格低及機(jī)電轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)；在輸入電壓條件下，外部激勵(lì)引起薄膜的形變并導(dǎo)致電容變化，從而進(jìn)一步將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。然而，現(xiàn)有基于電彈性體能量采集裝置普遍存在電能輸出效率低、能量輸出密度低和輸出性能不穩(wěn)定的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N伸縮式介電彈性體能量采集裝置及其應(yīng)用。該伸縮式介電彈性體能量采集裝置在外加電場(chǎng)的條件下，能夠高效將任何形式的位移激勵(lì)轉(zhuǎn)換成電能，且電能輸出效率高。

具體地，第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N伸縮式介電彈性體能量采集裝置，包括框體，伸縮柱，彈性支撐件和至少兩個(gè)可變電容，所述框體內(nèi)設(shè)有含有開(kāi)口的空腔，所述開(kāi)口用于通過(guò)所述伸縮柱，所述伸縮柱的一端位于所述所述空腔內(nèi)，所述彈性支撐件的一端固定在所述伸縮柱的所述一端，所述彈性支撐件的另一端固定在所述空腔底部，所述至少兩個(gè)可變電容沿空腔的軸向間隔固定在所述空腔側(cè)壁上，每個(gè)所述可變電容包括依次層疊設(shè)置的第一電極、介電彈性體層和第二電極，所述至少兩個(gè)可變電容的所述介電彈性體層均與所述伸縮柱固定連接，所述伸縮柱沿所述空腔的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)至任意位置時(shí)，至少一個(gè)所述可變電容的所述介電彈性體層處于形變狀態(tài)。

可選地，所述介電彈性體層兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)電涂層。所述導(dǎo)電涂層可以使所述介電彈性體層分別與所述第一電極和所述第二電極電連接。所述導(dǎo)電涂層包括石墨烯涂層。

可選地，所述至少兩個(gè)可變電容的介電彈性體層不同位置間隔距離不同。以有利于所述伸縮柱沿所述空腔的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)至任意位置時(shí)，至少一個(gè)所述可變電容的所述介電彈性體層處于形變狀態(tài)。這里的空腔的軸向是指開(kāi)口至空腔底部的方向或垂直于空腔底部表面的方向。

可選地，所述至少兩個(gè)可變電容與所述空腔底部表面平行設(shè)置，所述介電彈性體層設(shè)有一固定孔，所述固定孔套設(shè)于所述伸縮柱上，所述伸縮柱帶動(dòng)所述介電彈性體層朝遠(yuǎn)離所述空腔底部方向或靠近所述空腔底部方向移動(dòng)。

可選地，，所述至少兩個(gè)可變電容與所述空腔底部表面平行設(shè)置，所述介電彈性體層設(shè)有一固定孔，所述固定孔套設(shè)于所述伸縮柱上，所述伸縮柱帶動(dòng)所述介電彈性體層朝遠(yuǎn)離所述空腔底部方向或靠近所述空腔底部方向移動(dòng)。

可選地，所述凸起部表面設(shè)有外螺紋，所述凹槽部的內(nèi)壁設(shè)于與所述外螺紋相匹配的內(nèi)螺紋，相鄰兩個(gè)所述分段部相互旋合。

可選地，所述彈性支撐件包括支撐板和彈性件，所述支撐板連接有多個(gè)貫穿所述空腔底部的高度調(diào)節(jié)螺栓，所述高度調(diào)節(jié)螺栓用于調(diào)節(jié)所述支撐板與所述空腔底部表面之間的距離，所述彈性件的一端固定在所述支撐板上，所述彈性件的另一端固定在所述伸縮柱上。

可選地，所述彈性支撐件包括彈簧或彈片。

可選地，所述框體由多個(gè)框體分部組裝形成，所述多個(gè)框體分部包括一個(gè)框體上分部、至少一個(gè)框體中分部和一個(gè)框體下分部，相鄰兩個(gè)所述框體分部之間固定有一個(gè)所述可變電容。