一种伸缩式介电弹性体能量采集装置及其应用制造方法及图纸

本申请提供了一种伸缩式介电弹性体能量采集装置，包括框体，伸缩柱，弹性支撑件和至少两个可变电容，框体内设有含有开口的空腔，所述开口用于通过伸缩柱，伸缩柱的一端位于空腔内，弹性支撑件的一端固定在伸缩柱的所述一端，弹性支撑件的另一端固定在空腔底部，至少两个可变电容沿空腔的轴向间隔固定在空腔侧壁上，每个可变电容包括依次层叠设置的第一电极、介电弹性体层和第二电极，至少两个可变电容的介电弹性体层均与伸缩柱固定连接，所述伸缩柱沿空腔的轴向往复运动至任意位置时，至少一个可变电容的介电弹性体层处于形变状。该装置在外加电场的条件下，能够高效将位移激励转换成电能，且电能输出效率高。本申请还提供了该装置的应用。

A kind of energy collection device of flexible dielectric elastomer and its application

【技术实现步骤摘要】
一种伸缩式介电弹性体能量采集装置及其应用
本申请涉及发电机
，尤其涉及一种伸缩式介电弹性体能量采集装置及其应用。
技术介绍
近年来，能源已经成为现代社会可持续发展的关键因素；同时随着环保意识的进步，各种清洁能源的有效利用受到社会的广泛关注。其中，介电弹性体(DielectricElastomer)是一种新型功能材料，具有能量密度高、变形范围大、价格低及机电转换效率高等优点；在输入电压条件下，外部激励引起薄膜的形变并导致电容变化，从而进一步将机械能转化为电能。然而，现有基于电弹性体能量采集装置普遍存在电能输出效率低、能量输出密度低和输出性能不稳定的特点。
技术实现思路
为解决上述问题，本申请提供了一种伸缩式介电弹性体能量采集装置及其应用。该伸缩式介电弹性体能量采集装置在外加电场的条件下，能够高效将任何形式的位移激励转换成电能，且电能输出效率高。具体地，第一方面，本申请提供了一种伸缩式介电弹性体能量采集装置，包括框体，伸缩柱，弹性支撑件和至少两个可变电容，所述框体内设有含有开口的空腔，所述开口用于通过所述伸缩柱，所述伸缩柱的一端位于所述所述空腔内，所述弹性支撑件的一端固定在所述伸缩柱的所述一端，所述弹性支撑件的另一端固定在所述空腔底部，所述至少两个可变电容沿空腔的轴向间隔固定在所述空腔侧壁上，每个所述可变电容包括依次层叠设置的第一电极、介电弹性体层和第二电极，所述至少两个可变电容的所述介电弹性体层均与所述伸缩柱固定连接，所述伸缩柱沿所述空腔的轴向往复运动至任意位置时，至少一个所述可变电容的所述介电弹性体层处于形变状态。可选地，所述介电弹性体层两侧设有导电涂层。所述导电涂层可以使所述介电弹性体层分别与所述第一电极和所述第二电极电连接。所述导电涂层包括石墨烯涂层。可选地，所述至少两个可变电容的介电弹性体层不同位置间隔距离不同。以有利于所述伸缩柱沿所述空腔的轴向往复运动至任意位置时，至少一个所述可变电容的所述介电弹性体层处于形变状态。这里的空腔的轴向是指开口至空腔底部的方向或垂直于空腔底部表面的方向。可选地，所述至少两个可变电容与所述空腔底部表面平行设置，所述介电弹性体层设有一固定孔，所述固定孔套设于所述伸缩柱上，所述伸缩柱带动所述介电弹性体层朝远离所述空腔底部方向或靠近所述空腔底部方向移动。可选地，，所述至少两个可变电容与所述空腔底部表面平行设置，所述介电弹性体层设有一固定孔，所述固定孔套设于所述伸缩柱上，所述伸缩柱带动所述介电弹性体层朝远离所述空腔底部方向或靠近所述空腔底部方向移动。可选地，所述凸起部表面设有外螺纹，所述凹槽部的内壁设于与所述外螺纹相匹配的内螺纹，相邻两个所述分段部相互旋合。可选地，所述弹性支撑件包括支撑板和弹性件，所述支撑板连接有多个贯穿所述空腔底部的高度调节螺栓，所述高度调节螺栓用于调节所述支撑板与所述空腔底部表面之间的距离，所述弹性件的一端固定在所述支撑板上，所述弹性件的另一端固定在所述伸缩柱上。可选地，所述弹性支撑件包括弹簧或弹片。可选地，所述框体由多个框体分部组装形成，所述多个框体分部包括一个框体上分部、至少一个框体中分部和一个框体下分部，相邻两个所述框体分部之间固定有一个所述可变电容。可选地，所述多个框体分部和所述可变电容均对应设有多个螺栓通孔，所述框体与所述可变电容通过多个固定螺栓固定。可选地，所述伸缩式介电弹性体能量采集装置还包括负载组件，所述负载组件与所述可变电容电连接，所述负载组件与所述可变电容之间设有稳压二极管。本申请第一方面所述伸缩式介电弹性体能量采集装置，在外接电压条件下，该装置能采集任何形式的能引起所述伸缩柱进行往复伸缩运动的位移激励，伸缩柱带动可变电容的介电弹性体层发生形变，导致表面积增大、厚度减小及电容增大；当可变电容的介电弹性体层未形变，电容恢复初始值时，可以产生输出电能，实现能量采集；同时，该装置内设有至少两个可变电容，可以实现至少两个可变电容轮流输出电能，大大提高电能的输出效率。本申请所述伸缩式介电弹性体能量采集装置精简，成本低，可适用于大规模生产。第二方面，本申请还提供了如本申请第一方面所述的伸缩式介电弹性体能量采集装置在电器设备中的应用。所述电器设备是指需要电能提高动能的设备。所述伸缩式介电弹性体能量采集装置在外接电压下，可以实现采集任何形式的产生位移激励的能量，并转化为电能输出；所述伸缩式介电弹性体能量采集装置的电能输出效率高，且实现高密度的能量输出密度高，输出性能稳定。本申请所述伸缩式介电弹性体能量采集装置采集的位移激励能量，相对于风能、振动能量等具有更高的稳定性，从而提高了输出电能的稳定性。例如，所述伸缩式介电弹性体能量采集装置可广泛运用道路、人体运动装置组件和车辆减震器等领域的能量采集。本申请所述伸缩式介电弹性体能量采集装置在相关发电领域也具有广阔的应用前景。本申请的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本申请实施例的实施而获知。附图说明为更清楚地阐述本申请的内容，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。图1为本申请一实施方式提供的伸缩式介电弹性体能量采集装置100的截面结构示意图；图2为本申请另一实施方式提供的伸缩式介电弹性体能量采集装置100的截面结构示意图；图3为本申请一实施方式提供的可变电容的结构示意图；图4为本申请另一实施方式提供的伸缩式介电弹性体能量采集装置200的截面结构示意图；图5为本申请另一实施方式提供的伸缩式介电弹性体能量采集装置200的结构示意图；图6为本申请一实施方式提供的伸缩式介电弹性体能量采集装置的伸缩柱的结构示意图；图7为本申请另一实施方式提供的伸缩式介电弹性体能量采集装置300的截面结构示意图。具体实施方式以下所述是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。请一并参照图1-图3，本申请一实施方式提供的伸缩式介电弹性体能量采集装置100，包括框体10，伸缩柱20，弹性支撑件30和两个可变电容40，所述两个可变电容40分别为第一可变电容41和第二可变电容42；所述框体10内设有含有开口11的空腔12，所述伸缩柱20的一端穿过所述开口11进入所述空腔12内，所述弹性支撑件30的一端固定在所述伸缩柱20的所述一端，所述弹性支撑件30的另一端固定在所述空腔12底部13，用于使所述伸缩柱20沿空腔12的轴向往复伸缩，所述至少两个可变电容40沿空腔12的轴向间隔固定在所述空腔12侧壁上，第一可变电容41和第二可变电容42均包括依次层叠设置的第一电极401、介电弹性体层402和第二电极403，全部可变电容40的介电弹性体层402均与所述伸缩柱20固定连接，所述伸缩柱20沿所述空腔12的轴向往复运动至任意位置时，至少一个所述可变电容40的所述介电弹性体层402处于形变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伸缩式介电弹性体能量采集装置，其特征在于，包括框体，伸缩柱，弹性支撑件和至少两个可变电容，所述框体内设有含有开口的空腔，所述开口用于通过所述伸缩柱，所述伸缩柱的一端位于所述所述空腔内，所述弹性支撑件的一端固定在所述伸缩柱的所述一端，所述弹性支撑件的另一端固定在所述空腔底部，所述至少两个可变电容沿空腔的轴向间隔固定在所述空腔侧壁上，每个所述可变电容包括依次层叠设置的第一电极、介电弹性体层和第二电极，所述至少两个可变电容的所述介电弹性体层均与所述伸缩柱固定连接，所述伸缩柱沿所述空腔的轴向往复运动至任意位置时，至少一个所述可变电容的所述介电弹性体层处于形变状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种伸缩式介电弹性体能量采集装置，其特征在于，包括框体，伸缩柱，弹性支撑件和至少两个可变电容，所述框体内设有含有开口的空腔，所述开口用于通过所述伸缩柱，所述伸缩柱的一端位于所述所述空腔内，所述弹性支撑件的一端固定在所述伸缩柱的所述一端，所述弹性支撑件的另一端固定在所述空腔底部，所述至少两个可变电容沿空腔的轴向间隔固定在所述空腔侧壁上，每个所述可变电容包括依次层叠设置的第一电极、介电弹性体层和第二电极，所述至少两个可变电容的所述介电弹性体层均与所述伸缩柱固定连接，所述伸缩柱沿所述空腔的轴向往复运动至任意位置时，至少一个所述可变电容的所述介电弹性体层处于形变状态。


2.如权利要求1所述的伸缩式介电弹性体能量采集装置，其特征在于，所述至少两个可变电容的介电弹性体层不同位置间隔距离不同。


3.如权利要求1所述的伸缩式介电弹性体能量采集装置，其特征在于，所述至少两个可变电容与所述空腔底部表面平行设置，所述介电弹性体层设有一固定孔，所述固定孔套设于所述伸缩柱上，所述伸缩柱带动所述介电弹性体层朝远离所述空腔底部方向或靠近所述空腔底部方向移动。


4.如权利要求3所述的伸缩式介电弹性体能量采集装置，其特征在于，所述伸缩柱包括至少三个依次连接的分段部，任意相邻两个所述分段部相接触的端面分别设有相互配合的凸起部和凹槽部，所述介电弹性体层通过所述固定孔套设在所述凸起部上，相邻两个所述分段部通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖志慧，张才亮，张国庆，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44