[发明专利]一种基于驻极体静电式风致MEMS发电机及其发电方法

权利要求书

1.一种基于驻极体静电式风致MEMS发电机，其特征在于，所述发电机包括：发电机外壳、定子组件、叶片转子组件、中心轴和电源管理电路；其中，定子组件、叶片转子组件、中心轴和电源管理电路安装在筒状的发电机外壳内；所述定子组件固定在发电机外壳的底部，中心设置中心轴；所述叶片转子组件的中心通过轴承和轴套安装在中心轴上，并绕中心轴转动；所述定子组件包括定子基板、定子金属电极和驻极体，定子基板具有成辐射状的2N个扇形的栅格，在定子基板上与叶片转子组件相对的表面设置有与其同形的2N个扇形的定子金属电极，N个间隔的定子金属电极上设置有驻极体，分别形成扇形叉指电极和扇形叉指驻极体；所述叶片转子组件包括转子基板、叶片和转子金属电极，叶片刚性固连在转子基板上与定子组件背对的表面上，转子基板具有成辐射状的N个扇形的栅格，在转子基板上与定子组件相对的表面设置有与其同形的N个扇形的转子金属电极；N个转子金属电极由导线电学连接，通过转子基板中心的中心轴连接至电源管理电路的一个输入端；N个未设置驻极体的定子金属电极由导线电学连接至电源管理电路的另一个输入端；所述发电机外壳上设置有外部接口，导线通过外部接口将电源管理电路的输出端口连接至外电路。

2.如权利要求1所述的MEMS发电机，其特征在于，每一个扇形的转子金属电极的圆心角为a，每一个定子金属电极的圆心角为b，裸露的定子金属电极与相邻的未裸露的定子金属电极之间的夹角即间隙角为c，满足c＞0，c＜a＜2b。

3.如权利要求1所述的MEMS发电机，其特征在于，所述转子金属电极和定子金属电极的厚度在0.1～0.5μm之间；驻极体的厚度在1～200μm之间；所述转子金属电极与驻极体之间的距离在5～500μm之间。

4.如权利要求1所述的MEMS发电机，其特征在于，所述驻极体的材料采用采用派瑞林Parylene、特氟龙Teflon和二氧化硅中的一种。

5.如权利要求1所述的MEMS发电机，其特征在于，还包括制动机构，所述制动机构采用圆环形的弹性垫圈，固定在发电机外壳内，并且位于定子组件和叶片转子组件之间，与叶片转子组件之间有空隙。

6.如权利要求1所述的MEMS发电机，其特征在于，所述电源管理电路包括桥式整流电路、匹配电阻、电能存储单元、变电器和输出端口；其中，定子金属电极与转子金属电极通过导线连接在桥式整流电路的两端；桥式整流电路与后端的匹配电阻、电能存储单元和变电器在电学上并联；输出端口包括电源线和地线，分别连接至发电机外壳上的外部接口。

7.如权利要求1所述的MEMS发电机，其特征在于，所述发电机外壳的材料采用塑料，厚度在1mm～3cm之间。

8.如权利要求1所述的MEMS发电机，其特征在于，所述定子基板和转子基板的材料采用二氧化硅材质，厚度在0.3mm～0.5cm之间。

9.如权利要求1所述的MEMS发电机，其特征在于，还包括尾翼，所述尾翼安装在发电机的尾部。

10.一种基于驻极体静电式风致MEMS发电机的发电方法，其特征在于，所述发电方法包括以下步骤：

1)设置在叶片转子组件上的转子金属电极与相对应设置在定子基板上的定子金属电极构成电容，并在驻极体上面的极化电荷的感应下形成感应电荷；

2)当有风吹动叶片旋转时，叶片转动带动转子金属电极转动，定子金属电极静止，转子金属电极与定子金属电极间正对面积发生周期性变化，造成电容值周期性的改变；

3)定子金属电极与转子金属电极中的感应电荷因电容值周期性的改变而发生周期性变化，进而在线路中产生感应的交变电流；

4)在通过电源管理电路中的桥式整流电路时，感应的交变电流转化为直流，继而在匹配电阻形成直流电压并存储在电能存储单元上，在需要供能时通过外部接口向外部传感器供电。