一种基于驻极体的折叠式振动发电机及其发电方法

摘要

本发明公开了一种基于驻极体的折叠式振动发电机及其发电方法。本发明采用在柔性的基底上相对的面设置金属极板，并且在相邻且相对的金属极板上设置相反电性的驻极体层，从而相邻的金属极板间产生感应电荷并形成电容；发生振动折叠的基底进行周期性的拉伸和压缩，相邻的金属极板间的正对面积发生周期性变化，造成电容值周期性的改变，金属极板间的感应电荷因此发生周期性变化，向电源管理电路输出交变的电流，振动能转换为电能；本发明在目前微风力MEMS发电技术中展现高发电密度的特性，同时具有尺寸和体积小、轻质、高集成度等优点，可广泛应用于物联网中的各类无线传感网络节点的供电，如便捷式可穿戴设备、无人值守的无线智能系统中。

主权项

一种基于驻极体的折叠式振动发电机，其特征在于，所述折叠式振动发电机包括：基底、金属极板、驻极体层和电源管理电路；其中，所述基底采用柔性绝缘有机材料；在基底上沿直线均匀分布有2N块金属极板；在每一块金属极板上粘接有一层驻极体层；所有第(2i‑1)驻极体层上分布有同种电荷，所有第2i驻极体层上分布有与所有第(2i‑1)驻极体层相异的电荷；所有第(2i‑1)金属极板通过一根导线串联，所有第2i金属极板通过另一根导线串联，分别连接至电源管理电路的两端；在基底上，每相邻的两块金属极板之间具有折痕，沿折痕将基底折叠成截面的形状为三角波或者梯形波；从而，第(2i‑1)驻极体层与第2i驻极体层，与原基底所在的平面具有倾斜角，二者相对且不互相接触，分别具有异性的电荷，由于电荷感应，紧贴驻极体层下的第(2i‑1)金属极板与第2i金属极板分别产生异性的感应电荷，形成电容；当发生振动，折叠的基底进行周期性的拉伸和压缩，相对的第(2i‑1)金属极板与第2i金属极板之间的倾斜角发生变化，从而二者的正对面积发生周期性变化，形成电容值周期性的改变；相对的金属极板之间的感应电荷发生周期性变化，进而在导线中产生感应的交变电流；导线将交变的电流传输至电源管理电路，将交变的电流转化为直流并储存起来；其中，N和i均为自然数，且i∈{1、……、N}。