【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及驻极体静电发电机
,特别涉及一种无基底电极的驻极体静电发电机和制造该无基底电极驻极体的方法。
技术介绍
目前可再生能源越来越受到广泛的重视,环境中有大量的动能存在。收集动能发电主要有两种机电能量转换方式——电磁方式和静电方式。电磁模式主要基于磁铁和线圈的相对运动发电;静电模式包括压电、摩擦、驻极体和可变电容方式。驻极体特指经过电晕放电等带上永久电荷或偶极子的绝缘材料,良好的驻极体材料储存电荷的寿命可达几十年上百年,以普遍应用于驻极体麦克风和静电除尘。驻极体材料可以分为两大类——基于二氧化硅的无机驻极体材料和基于聚合物的有机驻极体材料。前者电荷密度高,但电荷稳定性相对较差;后者电荷稳定性较好,但电荷密度不够高。1978年Jefimenko和walker报道了第一个驻极体发电机,采用盘式旋转结构,其转子由两个不同极性的驻极体半圆盘组成,转子直径6英寸,在6000rpm(转/秒)的转速下达到25mW的输出功率。2003年J.Boland、Y.C.Tai等报道了基于微机械制造工艺的聚合物驻极体旋转发电机,通过旋涂Teflon AF(特氟龙无定形氟聚物)薄膜作为驻极体,发电机转子直径8mm,在4170rpm的转速下输出25μW的功率。虽然现有驻极体发电机的输出功率偏低,却是一种很有前途的静电发电机,是电磁发电机很好的补偿。但目前几乎所有驻极体发电机驻极体下都有给驻极体充电荷电时使用的基底电极,驻极体上的电荷用于诱导工作电极上的电荷的利用率低;且驻极体材料为单层薄膜,电荷一般在驻极体膜的极表面位置,单位面积的总荷电量不高;另外,电极间的寄生电容以 ...
【技术保护点】
一种无基底电极的驻极体静电发电机,其特征在于,包括至少一个发电单元,每个发电单元包括:第一基座(10);转轴(20),所述转轴(20)可转动地固定至所述第一基座(10);动子(30),所述动子(30)固定至所述转轴(20);和第一定子(40),所述第一定子(40)与第一基座(10)的间距可调整地固定至所述第一基座(10),该第一定子(40)位于所述动子(30)与第一基座(10)之间,并且与所述动子(30)平行间隔,所述第一定子(40)朝向所述动子(30)的一侧表面设置第一工作电极(41);所述动子(30)包括:动子基板(31);和第一驻极体(32),所述第一驻极体(32)固定在该动子基板(31)的朝向所述第一定子(40)的一侧表面,所述第一驻极体(32)与动子基板(31)之间没有基底电极;所述转轴(20)在外力驱动下带动所述动子(30)相对于所述第一定子(40)转动,使在所述工作电极(41)上产生的诱导电荷移动并输出。
【技术特征摘要】
1.一种无基底电极的驻极体静电发电机,其特征在于,包括至少一个发电单元,每个发电单元包括:第一基座(10);转轴(20),所述转轴(20)可转动地固定至所述第一基座(10);动子(30),所述动子(30)固定至所述转轴(20);和第一定子(40),所述第一定子(40)与第一基座(10)的间距可调整地固定至所述第一基座(10),该第一定子(40)位于所述动子(30)与第一基座(10)之间,并且与所述动子(30)平行间隔,所述第一定子(40)朝向所述动子(30)的一侧表面设置第一工作电极(41);所述动子(30)包括:动子基板(31);和第一驻极体(32),所述第一驻极体(32)固定在该动子基板(31)的朝向所述第一定子(40)的一侧表面,所述第一驻极体(32)与动子基板(31)之间没有基底电极;所述转轴(20)在外力驱动下带动所述动子(30)相对于所述第一定子(40)转动,使在所述工作电极(41)上产生的诱导电荷移动并输出。2.根据权利要求1求所述的无基底电极的驻极体静电发电机,其特征在于,每个发电单元进一步包括:第二基座(50),所述第二基座(50)与所述第一基座(10)分别位于所述动子(30)的两侧;和第二定子(60),所述第二定子(60)与第二基座(50)的间距可调整地固定至所述第二基座(50),该第二定子(60)位于所述动子(30)与第二基座(50)之间,并且与所述动子(30)平行间隔,所述第二定子(60)朝向所述动子(30)的一侧表面设置第二工作电极(61);所述动子(30)进一步包括:第二驻极体(33),所述第二驻极体(33)固定在该动子基板(31)的朝向所述第二定子(60)的一侧表面,所述第二驻极体(33)与动子基板(31)之间没有基底电极。3.根据权利要求1或2所述的无基底电极的驻极体静电发电机,其特征在于,所述第一驻极体(32)包括多层驻极体膜,相邻的两层驻极体膜通过胶层相互粘合;所述第一驻极体(32)通过胶层固定至所述动子基板(31)。4.根据权利要求1或2所述的无基底电极的驻极体静电发电机,其特征在于,所述第一驻极体(32)的外表面具有绝缘层。5.根据权利要求1或2所述的无基底电极的驻极体静电发电机,其特征在于,所述第一
\t驻极体(32)包括N个沿所述动子基板(31)的周向方向排列的等圆心角的第一扇形驻极体(32a),所述N个第一扇形驻极体(32a)等角度间隔设置;所述第一工作电极(41)包括2N个沿所述沿第一定子(40)的所述一侧表面的周向方向排列的等弧度角的扇形电极(42),N个两两相隔的所述扇形电极(42)的端部连接在一起以分别...
【专利技术属性】
技术研发人员:叶雄英,毕明朝,王诗文,廖薇,
申请(专利权)人:清华大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
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