[发明专利]一种应用于人体动能采集的摩擦发电机

说明书

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，特别涉及一种应用于人体动能采集的摩擦发电机。

背景技术

通过微型能量采集器件从环境及日常活动中采集电能，被视为实现植入式医疗器件、无线传感网络节点等低功耗电子设备持续供能的有效途径，对能源可持续发展具有重要意义。

摩擦发电机是近几年兴起的能量采集器件，具有结构简单、成本低廉、适用于大规模工业加工等鲜明特点。摩擦发电机可以通过非常广泛的材料选择来实现，包括聚合物、金属、无机氧化物等。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种应用于人体动能采集的摩擦发电机，采用开放式的结构设计，集成在鞋上，并且不占用额外的空间。

本发明提供一种应用于人体动能采集的摩擦发电机，包括：摩擦表面，感应电极，耦合电极；所述摩擦表面与感应电极相对应。

进一步，所述摩擦发电机集成于鞋上，所述摩擦表面以及与之相对应的感应电极集成于鞋底下表面；耦合电极集成于鞋底上表面，以实现与人体的电耦合。

进一步，所述摩擦表面为聚合物材料。

进一步，所述摩擦表面为乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚氯乙烯。

进一步，所述感应电极为金属铝或铜或不锈钢。

进一步，所述耦合电极为金属铝或铜或不锈钢。

本发明具有如下有益技术效果：

1.本发明提供的摩擦发电机通过开放式的结构集成在鞋上，不会给使用者增加额外的负担，在人体活动的过程中采集电能，具备为可穿戴设备、植入式医疗器件供电的能力。

2.本发明提出的摩擦发电机制造简单，能量采集效率高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明实施例摩擦发电机结构示意图；

图2为本发明实施例摩擦发电机等效工作电路示意图；

图3为本发明实施例摩擦发电机输出示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

本实施例摩擦发电机采用开放式的结构设计，包括摩擦表面4，感应电极3，耦合电极1；摩擦表面4与感应电极3相对应。

优选地，摩擦表面4为聚合物材料，如乙烯-醋酸乙烯共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer，EVA)、聚氯乙烯(Polyvinyl chloride polymer，PVC)等。

优选地，所述感应电极和耦合电极为导电性好的材料，如金属铝、铜、不锈钢等。

需要说明的是，本发明一种应用于人体动能采集的摩擦发电机可集成在鞋上，并且不占用额外的空间。基于以上优点，本发明具备为可穿戴设备、植入式医疗器件供电的应用潜力。

实施例2：

图1为本发明实施例2摩擦发电机结构示意图；

图2为本发明实施例2摩擦发电机等效工作电路示意图；

图3为本发明实施例2摩擦发电机输出示意图。

作为上述实施例的一种优选方案，本发明所提供的摩擦发电机集成于鞋上。参见图1所示，本实施例集成于鞋上的摩擦发电机，在鞋底2下表面集成了摩擦表面4，以及与之相对应的感应电极3；在鞋底上表面则是耦合电极1，以实现与人体0的电耦合。

图2所示为本发明提供的摩擦发电机等效工作电路示意图。在人行走的过程中，摩擦表面与地面接触分离产生摩擦电荷，构成可变电容CG。C1是摩擦表面与感应电极之间的电容，C3则是人体与耦合电极之间的电容。RL是负载电阻，C2是两个电极之间的电容。CB及RB分别为人体对地的等效电容及电阻。在日常行走状态下，发电机的输出电压如图3所示。

由上可见，本发明提供的摩擦发电机具有以下有益的技术效果：

1.本发明提供的摩擦发电机通过开放式的结构集成在鞋上，不会给使用者增加额外的负担，在人体活动的过程中采集电能，具备为可穿戴设备、植入式医疗器件供电的应用潜力。

2.本发明提出的摩擦发电机制造简单，能量采集效率高。

以上对本发明提出的一种应用于人体动能采集的摩擦发电机进行了详细说明，以帮助理解本方面的核心原理及方法。需要说明的是，以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。