[发明专利]一种吸收振动能的双层变电容发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种以振动或波动能量为能量源的发电装置，尤其涉及一种适用于收集噪音，车间墙面的微小振动等用常规手段难以收集的振动能量，属于节能发电应用技术领域。

背景技术

基于介电效应的发电技术是通过改变固定电压下的电容值，进而使电容两端的电量发生变化，从而形成变化的电流。在这个过程中核心元件驻极体用于提供极板间稳定的电压。电容值的改变一般可采取三种途径：改变极板间距离，改变极板的相对面积，以及改变电容腔中介质的介电常数。传统的发电技术，例如电磁感应技术，由于受到永磁体和线圈本身体积与质量的限制，难以回收这种小振幅的振动能量。

经对现有技术的文献检索发现，授权公告号为CN100530904C的中国发明专利，名称为基于液体介质的振动式静电微型发电机及其列阵，公开了一种利用介质运动产生电能的发电设备，采用将外壳固定，把电容极板镶嵌在外壳中，通过液体在电容腔中流动改变电容值的方法，产生变化的电流。该发明中的介质流动对低频率振动有较好的响应，但是对于小振幅振动的响应不够明显，难以回收类似噪音这类的振动能量，主要适合于晃动较大的场合。且由于是固定外壳，其极板不发生运动，在电容的改变过程中仅涉及一个参数的改变，即极板间介质的介电常数的改变，未能有效发挥此种发电技术的高效特性。

申请公布号为CN103633877A的中国发明申请，名称为基于流体压强波动的变化电容发电机，公开了一种薄膜带动介质运动从而产生电能的发电设备，采取通过下方的薄膜振动带动电容腔中介质运动的方法，使电容在介质运动的过程中发生改变，配合电容腔中的稳恒电压装置，从而形成电流。该发明中高弹性薄膜的运用对小振幅振动的响应有一定提高，但是该发明中薄膜仅起带动介质运动的作用，采用的仍是固定极板的发电方式，本质上仅涉及一个电容参数的改变，即极板间介质的介电常数的改变，发电效率有待提高。另外，该发明在工作时须竖直放置，且仅能收集上下方向的振动能量。其实际应用范围相对较小。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种吸收振动能的双层变电容发电装置，优点在于：1)装置体积较小。该发电装置基于薄片状极板、驻极体和少量工质的运动发电，其所用材料较为轻薄。2)装置对振动的响应特性好。电容极板可以对小振幅振动产生较为明显的响应，能有效回收此类振动能。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明设计了一种吸收振动能的双层变电容发电装置，将介电常数ξ和板间距离d在一次振动中同时改变，且这种改变会形成一种协同效应，提高本发明在小振幅情况下的电容响应效果，实现对噪声等小幅振动能量的回收。

为实现上述目的，本发明提供了一种吸收振动能的双层变电容发电装置，包括惯性外壳(1)、两个高弹性绝缘薄膜圆管(2)、动子硬质绝缘板(3)、驻极体(4)、液体工质(5)、气体工质(6)和电容极板(7)；

所述惯性外壳(1)为绝缘材料，且具有一定的质量；

在所述惯性外壳(1)内部装有所述两个高弹性绝缘薄膜圆管(2)；

所述两个高弹性绝缘薄膜圆管(2)的中间装有所述动子硬质绝缘板(3)；

所述动子硬质绝缘板(3)中镶嵌有所述驻极体(4)；

所述高弹性绝缘薄膜圆管(2)的中间部分填充有所述液体工质(5)，所述高弹性绝缘薄膜圆管(2)的两端部分填充有所述气体工质(6)，并且在所述高弹性绝缘薄膜圆管(2)内部靠近所述惯性外壳(1)的一侧装有所述电容极板(7)；

所述驻极体(4)和所述电容极板(7)共同构成可变电容器。

进一步地，当外界发生振动时，所述动子硬质绝缘板(3)和所述惯性外壳(1)产生相对位移，使得所述高弹性绝缘薄膜圆管(2)中的一个高弹性绝缘薄膜圆管被压缩，另外一个高弹性绝缘薄膜圆管被拉伸，使所述可变电容器的电容量发生改变，进而使所述发电装置对外输出交变电流。

进一步地，所述高弹性绝缘薄膜圆管(2)的长度略长于所述惯性外壳(1)，在所述高弹性绝缘薄膜圆管(2)内部填充所述液体工质(5)的部分涂有亲水材料，填充所述气体工质(6)的部分涂有疏水材料。

进一步地，所述高弹性绝缘薄膜圆管(2)的两个端口没有开孔，是密封不透气的。

进一步地，所述高弹性绝缘薄膜圆管(2)的最大允许变形量不小于35％。

进一步地，所述高弹性绝缘薄膜圆管(2)可为橡胶类薄膜。