[發明專利]一種基于馬術運動的發電裝置

在審

• 申請號: 202011038893.0
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112187093A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 張竹;張洪宇
• 申請（專利權）人: 北京理工大學重慶創新中心
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 胡川

本發明公開了一種基于馬術運動的發電裝置，其包括柔性摩擦薄膜、柔性接地電極和接地電阻，柔性摩擦薄膜的一面用于覆蓋在馬匹皮毛上，能夠與馬匹皮毛摩擦起電獲得電子，柔性摩擦薄膜的另一面附著在柔性接地電極上，柔性接地電極通過接地電阻與地相連接，其中，柔性摩擦薄膜與馬匹皮毛接觸的表面形成有密集排列的微型金字塔結構。該發電裝置利用運動或者振動實現柔性摩擦薄膜與馬匹皮毛之間的周期性接觸、分離，根據摩擦電效應和靜電感應原理，柔性摩擦薄膜與馬匹皮毛表面之間周期性的距離變化造成柔性接地電極和地之間的電荷轉移，驅動電子流過，從而能夠利用馬匹的運動動能持續提供電能，具有可持續性、成本低、環保等優點。

技術領域

本發明涉及發電技術領域，特別是涉及一種基于馬術運動的發電裝置。

背景技術

隨著慣性技術和智能穿戴的發展，慣性傳感器的制造體積已經變得較小，因此將慣性傳感器放置在人體各個關節部位進行運動分析和動作識別有較多應用，如跑步、游泳、登山等。馬術是一項專注于騎師和馬之間的互動，要求高度合作的專業和高技巧的運動，具有很高的藝術性和觀賞性，但大部分的訓練和判斷主要還是依賴于教練的經驗，缺乏一個直白客觀的運動檢測系統，所以使用穿戴式慣性傳感器來檢測馬術運動的姿態信息已廣泛應用。

然而，慣性傳感器需要供電才能使用，現有的供電方式依然采用傳統的供能方式，即利用化學電池作為主要的能量供應裝置。由于馬術運動中，慣性傳感器的使用數量多(騎師和馬的不同位置都要佩戴慣性傳感器)，工作時間長，傳統的供能方式已不能適應這樣的工作環境以及能量需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于馬術運動的發電裝置，能夠利用馬匹的運動動能持續提供電能。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種基于馬術運動的發電裝置，包括柔性摩擦薄膜、柔性接地電極和接地電阻，所述柔性摩擦薄膜的一面用于覆蓋在馬匹皮毛上，能夠與馬匹皮毛摩擦起電獲得電子，所述柔性摩擦薄膜的另一面附著在柔性接地電極上，所述柔性接地電極通過接地電阻與地相連接，其中，所述柔性摩擦薄膜與馬匹皮毛接觸的表面形成有密集排列的微型金字塔結構。

優選的，所述柔性摩擦薄膜為PDMS薄膜或PTFE薄膜。

優選的，所述柔性接地電極為ITO電極。

優選的，所述微型金字塔結構的平均尺寸在10到100微米之間。

優選的，所述柔性摩擦薄膜的厚度在300μm-500μm之間。

優選的，所述接地電阻的電阻值為10MΩ。

區別于現有技術的情況，本發明的有益效果是：利用馬匹運動時，它的軀干與關節部位發生的運動或者振動，例如，馬具的接觸、馬鞍的顛簸、關節活動、馬蹄的沖擊等等，實現柔性摩擦薄膜與馬匹皮毛之間的周期性接觸、分離，根據摩擦電效應和靜電感應原理，柔性摩擦薄膜與馬匹皮毛表面之間周期性的距離變化造成柔性接地電極和地之間的電荷轉移，驅動電子流過，從而能夠利用馬匹的運動動能持續提供電能，具有可持續性、成本低、環保等優點。

附圖說明

圖1是本發明實施例的基于馬術運動的發電裝置的結構示意圖；

圖2是本發明實施例的基于馬術運動的發電裝置的發電過程示意圖，其中，圖2a是馬匹皮毛與柔性摩擦薄膜完全接觸時的示意圖，圖2b是馬匹皮毛遠離柔性摩擦薄膜較小距離時的示意圖，圖2c是馬匹皮毛遠離柔性摩擦薄膜較大距離時的示意圖，圖2d是馬匹皮毛再次靠近柔性摩擦薄膜時的示意圖；

圖3是本發明實施例的柔性摩擦薄膜的電鏡圖，其中，圖3a是PDMS薄膜的實物照片，圖3b是PDMS薄膜的表面電鏡圖，圖3c是PDMS薄膜的側面電鏡圖，圖2d是PDMS薄膜彎曲后的側面電鏡圖；