[發(fā)明專利]一種柔性集成機械能復合采集發(fā)電器及穿戴設備中的應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310350006.0
• 申請日: 2023-04-04
• 公開（公告）號: CN116317673A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 龔劍亮;龍祖昌;鄒曉語;付海燕;林云飛;夏利瓊;劉冰玉;楊文華;葉素文;陳義旺
• 申請（專利權）人: 江蘇德熱納裝備科技有限公司
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;H02K35/02;H02J7/32;H02J7/34
• 代理公司: 南昌朗科知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 36134
• 代理人: 郭毅力;郭顯文

一種柔性集成機械能復合采集發(fā)電器及穿戴設備中的應用，包括柔性電極層Ⅰ、有機介電層、漆包銅線圈、磁性體、柔性電極層Ⅱ、微電源管理電路；柔性電極層Ⅰ粘貼在有機介電層的外表面，漆包銅線圈固定在有機介電層的內(nèi)表面，磁性體固定在柔性電極層Ⅱ的內(nèi)表面，漆包銅線圈的形狀與磁性體的形狀相同并稍大于磁性體，磁性體能在漆包銅線圈內(nèi)上下自由運動，柔性電極層Ⅱ的內(nèi)表面邊緣或邊角與有機介電層的內(nèi)表面的邊緣或邊角通過回彈元件或彈性材料粘接，柔性電極層電極以及漆包銅線圈兩端與微電源管理電路電連接。本發(fā)明通過集成電磁感應即切割磁感線以及摩擦發(fā)電，能將機械能進行高效采集并轉化為電能，且具有較強的可塑性，可在穿戴設備中的應用。

技術領域

本發(fā)明屬于可穿戴電子設備技術領域，涉及一種柔性集成機械能復合采集發(fā)電器制備方法及其自供電可穿戴電子應用。

背景技術

目前，市面流通的自供電可穿戴設備是基于傳統(tǒng)的化學電池來供電，由于鋰離子電池的工作時間有限，可穿戴電子設備面臨著嚴重的電力短缺問題，在其滿足移動供電的需求后不免會受到需要頻繁更換電池以及不防水的缺陷，存在外觀笨重剛性等特征，致使智能穿戴在當前局限于手表，腕帶等剛性裝備。

同時當前廢電池中的化學物質大多呈固態(tài)，只有在電池包殼因機械和化學腐蝕破損后才會通過揮發(fā)、化學腐蝕、浸出等方式進入環(huán)境，對環(huán)境污染極其嚴重。

而人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中存在大量豐富的低頻無規(guī)則機械能能源，如肢體運動、人流和車流等。所屬柔性集成機械能復合采集發(fā)電器能將這些機械能進行高效采集并轉化為電能，其所采用的柔性集成機械能復合采集發(fā)電器，對電化學電池污染環(huán)境的現(xiàn)象有所改善。目前在市場上存在很多的應用前景，可進一步優(yōu)化采集發(fā)電器在手表、腕帶等剛性智能裝備的自供電應用，也可以將其運用于手套、眼鏡等穿戴型的電子設備，為隨身和可穿戴電子設備提供一種可持續(xù)電能供應方案。

其同樣可與相應功能電子聯(lián)用，實現(xiàn)一種自供電無線電子產(chǎn)品開發(fā)，在毋需充電的隨身和可穿戴電子市場具有廣泛應用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有技術中存在的問題，提出一種柔性集成機械能復合采集發(fā)電器及應用，其兼具電磁感應發(fā)電機電極和摩擦電納米發(fā)電機電極復合作用的柔性機械能采集器。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的。

本發(fā)明的實現(xiàn)滿足麥克斯韋方程組。

其中，B為磁感強度，J為連續(xù)電流分布，E為電場，H表示為磁場強度。

本發(fā)明所述的一種柔性集成機械能復合采集發(fā)電器，包括柔性電極層Ⅰ、有機介電層、漆包銅線圈、磁性體、柔性電極層Ⅱ、微電源管理電路構成，所述的柔性電極層Ⅰ粘貼在有機介電層的外表面，漆包銅線圈固定在有機介電層的內(nèi)表面，磁性體固定在柔性電極層Ⅱ的內(nèi)表面，漆包銅線圈的形狀與磁性體的形狀相同并稍大于磁性體，磁性體能在漆包銅線圈內(nèi)上下自由運動，柔性電極層Ⅱ的內(nèi)表面邊緣或邊角與有機介電層的內(nèi)表面的邊緣或邊角通過回彈元件或彈性材料粘接。兩個柔性電極層電極以及漆包銅線圈兩端與微電源管理電路電連接。

所述的柔性電極層由銅鎳合金布等金屬軟材料構成，具有良好的可折疊性，貼附性。

所述的有機介電層用有機硅彈性體等材料，具有較好的介電性，優(yōu)選地有機介電層中摻雜有取向一致磁粉。

所述的漆包銅線圈層使用市面上常規(guī)漆包銅線環(huán)繞成圓圈狀即可。

所述的磁性體為橡膠磁鐵或者其他永磁體。

所述的微電源管理電路包括接觸起電能量管理電路，磁電的自激振蕩電路、倍壓電路部分和緩釋電路，構成能高效收集摩擦電和磁生電的電路。