CN108923681B - 一种接触式介电弹性体发电机结构 - Google Patents
一种接触式介电弹性体发电机结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108923681B CN108923681B CN201810916508.4A CN201810916508A CN108923681B CN 108923681 B CN108923681 B CN 108923681B CN 201810916508 A CN201810916508 A CN 201810916508A CN 108923681 B CN108923681 B CN 108923681B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dielectric elastomer
- inner cavity
- cylinder shell
- rigid
- elastomer film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920002595 Dielectric elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 51
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 abstract description 12
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
- H02N1/06—Influence generators
- H02N1/08—Influence generators with conductive charge carrier, i.e. capacitor machines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Insulating Bodies (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
本发明公开了一种接触式介电弹性体发电机结构，包括圆筒外壳、端盖、刚性小球、介电弹性体薄膜、石墨电极、固定螺钉和内腔，其中：所述圆筒外壳内设有内腔，内腔内设有刚性小球，圆筒外壳两端通过固定螺钉固定安装有端盖，圆筒外壳与端盖之间设有介电弹性体薄膜，介电弹性体薄膜上靠近端盖一侧设有石墨电极，刚性小球的直径大于内腔的长度，介电弹性体薄膜被拉伸。本发明的刚性小球直径小于圆筒外壳的内腔的直径，以及临界接触两端介电弹性体薄膜，使两端介电弹性体薄膜拉伸2.5倍，可以有效提高碰撞效率；具有结构简单、安装方便、成本低和适用范围广的特点。
Description
技术领域
本发明涉及发电机技术领域，尤其涉及一种接触式介电弹性体发电机结构。
背景技术
介电弹性体发电机具有材料变形范围大，机电转换效率高，结构轻便等特点，被广泛运用于发电领域。从环境角度上看，吸收能源多为潮汐能、风能等、环境噪声等清洁的振动能量，具有一定的环保性。介电弹性体发电机是一种基于可变电容原理的新型发电机，在构造上分为三层：上下层(表面)涂覆的是柔性电极，中间是介电弹性体薄膜。在外部的振动激励下，小球在两端弹性体薄膜间运动，薄膜形状不断拉伸与恢复，并发生电容的变化，从而实现振动能向电能的转换。接触式介电弹性体发电机的外部激励可以是多种形式的振动能源，可以在宽频激励下高效工作，未来应用场景广泛。目前，介电弹性体发电机种类比较多，而对于接触式介电弹性体发电机，其小球使得介电弹性薄膜变形这一过程为面接触，这大大降低了机械能的损耗，提高了能量转换效率；同时吸收能源类型不受限制，只需使内部小球能在两端弹性体薄膜间运动的一切能源，因此该接触式介电弹性体发电机运用范围更广。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种刚性小球时刻接触介电弹性体薄膜并在比较宽的频率范围内工作，结构简单、安装方便、成本低和适用范围广的接触式介电弹性体发电机结构。
本发明的技术方案如下：一种接触式介电弹性体发电机结构，包括圆筒外壳、端盖、刚性小球、介电弹性体薄膜、石墨电极、固定螺钉和内腔，其中：所述圆筒外壳内设有内腔，内腔内设有刚性小球，圆筒外壳两端通过固定螺钉固定安装有端盖，圆筒外壳与端盖之间设有介电弹性体薄膜，介电弹性体薄膜上靠近端盖一侧设有石墨电极，刚性小球的直径大于内腔的长度，介电弹性体薄膜被拉伸。
优选的，所述刚性小球的直径小于内腔直径。
优选的，所述介电弹性体薄膜被拉伸了2 .5倍。
优选的，所述刚性小球为不锈钢材质制成。
优选的，所述圆筒外壳和端盖均采用亚克力材料制成。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明在外部的振动激励下，刚性小球在两端介电弹性体薄膜间运动，薄膜形状不断拉伸与恢复，并发生电容的变化，从而实现振动能向电能的转换；
2、本发明的圆筒外壳、端盖和法兰均采用亚克力材料制成，可提高发电效率，减小电荷泄漏；
3、本发明的刚性小球直径小于圆筒外壳的内腔的直径，以及临界接触两端介电弹性体薄膜，使两端介电弹性体薄膜拉伸2 .5倍，可以有效提高碰撞效率；
4、本发明具有结构简单、安装方便、成本低和适用范围广的特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-圆筒外壳，2-端盖，3-刚性小球，4-介电弹性体薄膜，5-石墨电极，6-固定螺钉，7-内腔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1、请参阅图1，一种接触式介电弹性体发电机结构，包括圆筒外壳1、端盖2、刚性小球3、介电弹性体薄膜4、石墨电极5、固定螺钉6和内腔7，其中：所述圆筒外壳1内设有内腔7，内腔7内设有刚性小球3，圆筒外壳1两端通过固定螺钉6固定安装有端盖2，圆筒外壳1与端盖2之间设有介电弹性体薄膜4，介电弹性体薄膜4上靠近端盖2一侧设有石墨电极5，刚性小球3的直径大于内腔7的长度，介电弹性体薄膜4被拉伸。
实施例2、请参阅图1，一种接触式介电弹性体发电机结构，其中：刚性小球3的直径小于内腔7直径，有利于提高刚性小球3与两端介电弹性体薄膜4的碰撞效率。其余同实施例1。
实施例3、请参阅图1，一种接触式介电弹性体发电机结构，其中：介电弹性体薄膜4被拉伸了2 .5倍，可以有效提高碰撞效率。其余同实施例1。
实施例4、请参阅图1，一种接触式介电弹性体发电机结构，其中：刚性小球3为不锈钢材质制成，有利于提高发电效率，减小电荷泄漏。其余同实施例1。
实施例5、请参阅图1，一种接触式介电弹性体发电机结构，其中：圆筒外壳1和端盖2均采用亚克力材料制成，有利于提高发电效率，减小电荷泄漏。其余同实施例1。
本发明工作原理：工作时，利用圆筒外壳1两端的介电弹性体薄膜4形成一个内腔7，内腔7内放置一刚性小球3，并且保证刚性小球3使两端的介电弹性体薄膜4被拉伸2 .5倍，在外界激励情况下，刚性小球3连续碰撞介电弹性体薄膜4，在每一次碰撞过程中，介电弹性体薄4被拉伸，从而导致表面积增大，厚度减小及电容增大，而在碰撞间隙，介电弹性体薄膜4的电容恢复初始值，产生更大的输出电能，从而实现振动能量采集并输出电能。
Claims (1)
1.一种接触式介电弹性体发电机结构，包括圆筒外壳(1)、端盖(2)、刚性小球(3)、介电弹性体薄膜(4)、石墨电极(5)、固定螺钉(6)和内腔(7)，其特征在于：所述圆筒外壳(1)内设有内腔(7)，内腔(7)内设有刚性小球(3)，所述刚性小球(3)的直径小于内腔(7)直径，圆筒外壳(1)两端通过固定螺钉(6)固定安装有端盖(2)，所述圆筒外壳(1)和端盖(2)均采用亚克力材料制成，所述刚性小球(3)为不锈钢材质制成，圆筒外壳(1)与端盖(2)之间设有介电弹性体薄膜(4)，介电弹性体薄膜(4)上靠近端盖(2)一侧设有石墨电极(5)，刚性小球(3)的直径大于内腔(7)的长度，介电弹性体薄膜(4)被拉伸，所述介电弹性体薄膜(4)被拉伸了2.5倍，从而导致表面积增大，厚度减小及电容增大，而在碰撞间隙，介电弹性体薄膜（4）的电容恢复初始值，产生更大的输出电能，从而实现振动能量采集并输出电能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810916508.4A CN108923681B (zh) | 2018-08-13 | 2018-08-13 | 一种接触式介电弹性体发电机结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810916508.4A CN108923681B (zh) | 2018-08-13 | 2018-08-13 | 一种接触式介电弹性体发电机结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108923681A CN108923681A (zh) | 2018-11-30 |
| CN108923681B true CN108923681B (zh) | 2024-05-03 |
Family
ID=64404460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810916508.4A Active CN108923681B (zh) | 2018-08-13 | 2018-08-13 | 一种接触式介电弹性体发电机结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108923681B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101373938A (zh) * | 2007-08-24 | 2009-02-25 | 财团法人工业技术研究院 | 压电发电器结构 |
| CN101459390A (zh) * | 2008-12-30 | 2009-06-17 | 浙江师范大学 | 一种介电弹性体材料在发电机上的应用 |
| CN104104261A (zh) * | 2013-04-12 | 2014-10-15 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 发电*** |
| CN104104260A (zh) * | 2013-04-12 | 2014-10-15 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 发电*** |
| CN104242721A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-24 | 湖北三江航天红林探控有限公司 | 一种柔性致动器 |
| CN104789139A (zh) * | 2015-04-15 | 2015-07-22 | 浙江大学 | 基于介电弹性体的可逆胶黏器件 |
| CN106602924A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-04-26 | 北京纳米能源与***研究所 | 一种收集振动能量的摩擦纳米发电机和振动传感器 |
| CN107061208A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-08-18 | 苏州赛易特环保科技有限公司 | 一种晃动发电装置 |
| CN105656344B (zh) * | 2016-03-02 | 2017-10-20 | 北京石油化工学院 | 一种基于介电弹性体的汽车轮胎发电装置 |
| CN208539802U (zh) * | 2018-08-13 | 2019-02-22 | 南昌大学 | 一种新型接触式介电弹性体发电机结构 |
-
2018
- 2018-08-13 CN CN201810916508.4A patent/CN108923681B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101373938A (zh) * | 2007-08-24 | 2009-02-25 | 财团法人工业技术研究院 | 压电发电器结构 |
| CN101459390A (zh) * | 2008-12-30 | 2009-06-17 | 浙江师范大学 | 一种介电弹性体材料在发电机上的应用 |
| CN104104261A (zh) * | 2013-04-12 | 2014-10-15 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 发电*** |
| CN104104260A (zh) * | 2013-04-12 | 2014-10-15 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 发电*** |
| CN104242721A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-24 | 湖北三江航天红林探控有限公司 | 一种柔性致动器 |
| CN104789139A (zh) * | 2015-04-15 | 2015-07-22 | 浙江大学 | 基于介电弹性体的可逆胶黏器件 |
| CN105656344B (zh) * | 2016-03-02 | 2017-10-20 | 北京石油化工学院 | 一种基于介电弹性体的汽车轮胎发电装置 |
| CN106602924A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-04-26 | 北京纳米能源与***研究所 | 一种收集振动能量的摩擦纳米发电机和振动传感器 |
| CN107061208A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-08-18 | 苏州赛易特环保科技有限公司 | 一种晃动发电装置 |
| CN208539802U (zh) * | 2018-08-13 | 2019-02-22 | 南昌大学 | 一种新型接触式介电弹性体发电机结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108923681A (zh) | 2018-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Non-contact cylindrical rotating triboelectric nanogenerator for harvesting kinetic energy from hydraulics | |
| CN110557045B (zh) | 面向低速旋转运动的摩擦-压电-电磁复合式俘能器 | |
| CN110601586A (zh) | 一种基于负泊松比性能的摩擦纳米发电传感器 | |
| CN108923681B (zh) | 一种接触式介电弹性体发电机结构 | |
| CN111525830B (zh) | 摩擦发电机 | |
| CN208539802U (zh) | 一种新型接触式介电弹性体发电机结构 | |
| CN207620963U (zh) | 一种基于压电效应的筏式波浪能发电装置 | |
| CN103780140B (zh) | 一种共面式摩擦发电机 | |
| CN113012673A (zh) | 一种吸声频带可调的吸声体 | |
| CN108988678B (zh) | 一种碰撞型介电弹性体发电机结构 | |
| CN114962124A (zh) | 一种振荡浮子波浪能发电装置 | |
| CN205287550U (zh) | 一种利用振动能量压电发电的塑胶篮球场 | |
| CN114362590A (zh) | 一种风机叶片的压电振动控制结构及其被动控制方法 | |
| CN208836025U (zh) | 一种球形多方向压电发电装置 | |
| CN112202361A (zh) | 一种基于风车玩具的能量收集装置 | |
| CN110768579A (zh) | 一种瓶状声电转换发电装置 | |
| CN201682431U (zh) | 一种夹心式锥面压电驱动与发电一体化装置 | |
| CN106452178B (zh) | 宽频带非悬臂梁式的双稳态压电能量收集装置 | |
| Yang et al. | Triboelectric nanogenerator integrated with a simple controlled switch for regularized water wave energy harvesting | |
| CN216774635U (zh) | 一种叉指结构复合型纳米发电机 | |
| CN211288586U (zh) | 一种筒状形状记忆合金压电主动复合减振装置 | |
| CN216905652U (zh) | 一种电子控制器 | |
| CN202736039U (zh) | 一种自发电计算器 | |
| CN101710801A (zh) | 夹心式锥面压电驱动与发电一体化装置 | |
| Zhang et al. | Design and Experiment of Piezoelectric–Electromagnetic Composite Energy Trap Based on Human Motion |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |