驻极体自发电可穿戴装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种驻极体自发电可穿戴装置，包括：外条形弹性带；内条形弹性带，与外条形弹性带相对设置，两者共同构成可穿戴装置载体，该载体中间设置有空腔；驻极体薄膜，固定设置在所述空腔内；外电极，设置在外条形弹性带上，与所述驻极体薄膜的一表面相对；以及内电极，设置在内条形弹性带上，与所述驻极体薄膜的另一表面相对；随着可穿戴装置运动，外条形弹性带和/或内条形弹性带发生形变，驻极体薄膜与外电极和/或内电极之间的距离和/或相对位置发生变化，由此所述驻极体薄膜与所述外电极和内电极之间的感应电场强度发生变化，从而将机械能转换为电能。本发明专利技术实现了机械能到电能的有效转换，电压、电流及能量转换效率有很大的提高。

Electret self power wearable device

The invention provides an electret self generating wearable device, including an outer strip elastic band, an inner strip elastic band and a relative outer strip elastic band, which together constitute a wearable device carrier, a cavity in the middle of the carrier; the electret film is fixed in the cavity, and the outer electrode is set outside. The strip elastic band is opposite to the surface of the electret film, and the inner electrode is set on the inner strip elastic band, relative to the other surface of the electret film; with the wearable device moving, the outer strip elastic band and / or the inner strip elastic band deformed, the electret film and the outer electrode and / or the inner electrode. The distance and / or relative position of the inter - electrode change, and the intensity of the induced electric field between the electret film and the external electrode and the inner electrode changes, and the mechanical energy is converted into electrical energy. The invention realizes the effective conversion of mechanical energy to electric energy, and greatly improves the conversion efficiency of voltage, current and energy.

【技术实现步骤摘要】
驻极体自发电可穿戴装置
本专利技术涉及可穿戴智能装置领域，尤其涉及一种驻极体自发电可穿戴装置。
技术介绍
可穿戴装置，例如手环，佩戴在手腕上可起装饰作用且具有美感，是人体常见的佩戴饰品。日常生活中的人手臂、脚臂等运动无时无刻不消耗着机械能，特别是人体步行及跑步过程中，若通过一种智能可穿戴装置将这种消耗的机械能转化为电能加以转化利用，会在能源转化方面具有重大的实际应用价值。除此之外，常规有源充电的缺点是需要寻找充电源头，或者插座，或者移动电源。此外，现有的可穿戴装置发电主要依据压电原理、温差原理发电、电磁原理发电，但其由于存在发电电压小，电流小的缺点，不易被可穿戴传感器件使用。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种驻极体自发电可穿戴装置，充分利用人体或动物手臂、脚臂等在运动过程中产生的机械能，将其转化为电能，实现了机械能到电能的有效转换，解决了人或动物可穿戴相关智能电子器件长期供电的能量收集问题；电压、电流及动能到电能的转换效率有很大的提高，便于可穿戴传感器使用。(二)技术方案本专利技术驻极体自发电可穿戴装置包括：外条形弹性带；内条形弹性带，与所述外条形弹性带相对设置，两者共同构成可穿戴装置的载体，该载体中间设置有空腔；驻极体薄膜，固定设置在所述空腔内；外电极，设置在所述外条形弹性带上，与所述驻极体薄膜的一表面相对；以及内电极，设置在所述内条形弹性带上，与所述驻极体薄膜的另一表面相对；其中，随着所述可穿戴装置运动，所述外条形弹性带和/或内条形弹性带发生形变，所述驻极体薄膜与所述外电极和/或内电极之间的距离和/或相对位置发生变化，由此所述驻极体薄膜与所述外电极和内电极之间的感应电场强度发生变化，从而将机械能转换为电能。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术驻极体自发电可穿戴装置至少具有以下有益效果其中之一：(1)可穿戴装置采用驻极体进行自发电，充分利用人体或动物手臂、脚臂等在运动过程中产生的机械能，将其转化为电能，实现了机械能到电能的有效转换，该转换收集的能量可用于人体可穿戴传感器件的持续供电；解决了人或动物可穿戴相关智能电子器件长期供电的能量收集问题；(2)相较于现有的可穿戴装置，本专利技术提供的可穿戴装置依据驻极体方式的静电感应效应发电，其发电电压及电流有很大的提高，便于可穿戴传感器使用；(3)采用外硬质支撑架与内硬质支撑架，实现了对所述驻极体薄膜的固定支撑，使其在手臂、脚臂等运动弯曲碰撞过程中免受损坏；(4)本专利技术可穿戴装置充分利用其具有的空腔结构以及可穿戴装置载体的弹性，极大的提高了动能到电能的转换效率。附图说明通过附图所示，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1为本专利技术的单电荷驻极体自发电可穿戴装置结构示意图。图2为本专利技术的单电荷驻极体自发电可穿戴装置闭环电流测试曲线。图3为本专利技术的单电荷驻极体自发电可穿戴装置开环电压测试曲线。图4为本专利技术的正常驻极体自发电可穿戴装置结构示意图。图5为本专利技术的正常驻极体自发电可穿戴装置闭环电流测试曲线。图6为本专利技术的正常驻极体自发电可穿戴装置开环电压测试曲线。【本专利技术主要元件符号说明】1,20-外条形弹性带；2,21-带间隙空腔；3,15,16,17,18,19,22,35,36,37,38,39-发电功能模块；4,23-外电极；5,24-外带空腔；6,25-外硬质架空腔；7,26-驻极体薄膜8,27-外硬质支撑架；9,28-内硬质架空腔；10,29-内硬质支撑架；11,31-内带空腔；12,32-内电极；13,33-内条形弹性带；14,34-空腔洞；30-驻极体薄膜电极具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本专利技术的保护范围。本专利技术提供了一种驻极体自发电可穿戴装置，充分利用人体或动物手臂、脚臂等在运动过程中产生的机械能，将其转化为电能，实现了机械能到电能的有效转换，解决了人体或动物可穿戴相关智能电子器件长期供电的能量收集问题；电压、电流及动能到电能的转换效率有很大的提高，便于可穿戴传感器使用。一、第一实施例本专利技术第一实施例提供了一种单电荷驻极体自发电可穿戴装置，即只有单一正电荷或者负电荷(Monocharge)的充电驻极体发电装置。以下结合图1-3来详细介绍本专利技术第一实施例中提供的单电荷驻极体自发电可穿戴装置。图1为本专利技术单种电荷驻极体自发电可穿戴装置结构示意图。请参照图1，本专利技术提出的单种电荷驻极体自发电可穿戴装置包括：外条形弹性带1；内条形弹性带13；与所述外条形弹性带相对设置，共同构成可穿戴装置的载体；单种电荷极化方式的驻极体薄膜7，固定设置在所述外条形弹性带与内条形弹性带形成的空腔2内；外电极4，设置在所述外条形弹性带上，与所述驻极体薄膜的一表面相对；以及内电极12，设置在所述内条形弹性带上，与所述驻极体薄膜的另一表面相对；其中，随着所述可穿戴装置运动，所述外条形弹性带和/或内条形弹性带发生形变，所述驻极体薄膜与所述外电极和/或内电极之间的距离和/或相对位置发生变化，由此所述驻极体薄膜与所述外电极和内电极之间的感应电场强度发生变化，从而将机械能转换为电能。所述外条形弹性带与内条形弹性带之间形成空腔2，即带间隙空腔，其用于提供空气腔体，便于可穿戴装置自由形变。具体的，所述外条形弹性带与内条形弹性带均沿可穿戴装置长带延伸的方向具有韧性，使可穿戴装置有一定的弯曲能力，从而用户穿戴可穿戴装置舒适可靠；沿可穿戴装置长带垂直的方向具有弹性，以提供垂直空腔厚度方向因可穿戴装置运动产生形变。为了便于弯曲，优选的，所述外电极与内电极的电极材料沉积在柔性薄膜材料基底上。柔性薄膜材料基底优选为绝缘有机物材料，可以与内、外条形弹性带的材料相同。进一步的，所述外电极与所述驻极体薄膜之间形成外带空腔5，所述内电极与所述驻极体薄膜7之间形成内带空腔11，所述外带空腔与所述内带空腔用于提供厚度方向可变空腔，从而使得所述外电极4与内电极12的电压及电荷能发生相应变化。如图1所示，所述驻极体自发电可穿戴装置还包括：外硬质支撑架8与内硬质支撑架10，所述驻极体薄膜通过所述外硬质支撑架与内硬质支撑架固定在所述带间隙空腔2中，使其在随人体或动物手臂、脚臂等运动弯曲碰撞过程中免受损坏。进一步的，通过所述外硬质支撑架与内硬质支撑架的固定支撑，所述驻极体薄膜的两侧还分别形成外硬质架空腔6与内硬质架空腔9，进一步提供垂直空腔厚度方向因可穿戴装置运动产生形变的空间，增大静电感应效果。所述单种电荷极化方式的驻极体薄膜；外电极；以及内电极共同构成所述可穿戴装置的发电功能模块。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种驻极体自发电可穿戴装置，其特征在于，包括：外条形弹性带；内条形弹性带，与所述外条形弹性带相对设置，两者共同构成可穿戴装置的载体，该载体中间设置有空腔；驻极体薄膜，固定设置在所述空腔内；外电极，设置在所述外条形弹性带上，与所述驻极体薄膜的一表面相对；以及内电极，设置在所述内条形弹性带上，与所述驻极体薄膜的另一表面相对；其中，随着所述可穿戴装置运动，所述外条形弹性带和/或内条形弹性带发生形变，所述驻极体薄膜与所述外电极和/或内电极之间的距离和/或相对位置发生变化，由此所述驻极体薄膜与所述外电极和内电极之间的感应电场强度发生变化，从而将机械能转换为电能。

【技术特征摘要】
1.一种驻极体自发电可穿戴装置，其特征在于，包括：外条形弹性带；内条形弹性带，与所述外条形弹性带相对设置，两者共同构成可穿戴装置的载体，该载体中间设置有空腔；驻极体薄膜，固定设置在所述空腔内；外电极，设置在所述外条形弹性带上，与所述驻极体薄膜的一表面相对；以及内电极，设置在所述内条形弹性带上，与所述驻极体薄膜的另一表面相对；其中，随着所述可穿戴装置运动，所述外条形弹性带和/或内条形弹性带发生形变，所述驻极体薄膜与所述外电极和/或内电极之间的距离和/或相对位置发生变化，由此所述驻极体薄膜与所述外电极和内电极之间的感应电场强度发生变化，从而将机械能转换为电能。2.根据权利要求1所述的驻极体自发电可穿戴装置，其特征在于，所述驻极体薄膜为单种电荷极化方式的驻极体薄膜或驻极体薄膜的一表面上形成有驻极体薄膜电极。3.根据权利要求1或2所述的驻极体自发电可穿戴装置，其特征在于，还包括：外硬质支撑架与内硬质支撑架，所述驻极体薄膜通过所述外硬质支撑架与内硬质支撑架固定在所述空腔中。4.根据权利要求3所述的驻极体自发电可穿戴装置，其特征在于，通过所述外硬质支撑架与内硬质支撑架的固定支撑，所述驻极体薄膜的两侧还分别形成外硬质架空腔与内硬质架空腔，用于提供垂直空腔厚度方向因可穿戴装置运动产生形变的空间。5.根据权利要求1所述的驻极体自发电可穿戴装置，其特征在于，所述外电极与所述驻极体薄膜之间形成外带空腔，所述内电极与所述驻极体薄膜之间形成内带...

【专利技术属性】
技术研发人员：任凯亮，朱建雄，宫少波，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11