[发明专利]一种压力弹簧可变电容的换能器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力弹簧可变电容的换能器装置。

背景技术

在当代社会中，移动设备的需求越来越大，移动电子设备对移动电源的要求也越来越高，需要一个可以进行持续对移动电子设备进行充电的设备。针对传统的电源便携式充电装置是依靠太阳能光伏效应，而太阳能光伏效应受天气的影响非常大，也不方便携带，同时太阳能转换电能的效率并不高。

本设计不仅仅通过改变电容间距离来增大容值，同时改变电介质，来增大介电常数，从而使得转换效率变得更高。本设计可以利用人体步行产生的多余的能量来做功转换为电能，起到一个移动充电的效果。

发明内容

为了克服传统的电容式换能器存在的低转换效率的问题，本发明提出了一种设计简单，可靠性高，转换效率高的一种压力弹簧可变电容的换能器装置。电容式换能装置的核心在于可变电容，传统的方法改变电容的距离，从而改变电容的容值。但这仅此单一的电极板之间的改变距离，转换效率并不高，很难进行高效率的转换。

本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：包括塑料支架，塑料片，电极片，电介质，弹簧，电解质液。塑料片和上电极片以及下电极片固定在一起形成金属电极；塑料片和弹簧固定在一起；电介质和下电极片固定连接在一起；塑料支架与可变的电容固定在一起。上电极片，下电极片与电介质处于电解质液中。塑料片作为施加力的载体，上电极片和下电极片以整体注塑的方式结合或以溅射的方式在塑料片上；下电极片与电介质以整体注塑的方式结合或以溅射的方式固定在一起。四个弹簧与塑料片固定在一起，并分别固定在塑料片的四个角。电介质为聚乙炔或者介电常数大于聚乙炔的物质。电介质的尺寸与下电极片的尺寸相同。电介质与上电极片之间应该有一定的距离。两塑料片之间的距离应该为弹簧未发生形变的长度。

本发明的有益效果为：单个可变电容在上方施加固定的压力后，使得可变电容之间的距离变小，然后由弹簧以弹性势能再次将电极弹到初始位置。如图3所示，同时增加数个这样的可变电容。该装置通过改变电介质材料，电介质尺寸，弹簧尺寸来增大单个可变电容的容值，从而提高输出功率，再增加可变电容的数量来控制功率输出。

附图说明

图1为本发明的基本结构，此时未施加压力，弹簧未被压缩，上电极片与电介质间有距离。

图2为施加压力后，弹簧被压缩，上电极片与电介质贴合。

图3为顺序的排列多个可变电容的结构示意图。

图4为电容式机电转换原理。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步进行描述。

如图1所示，压力弹簧可变电容的换能器装置包括塑料片，电极片，电介质，弹簧，电解质液，图2和图3所标相同序号均属于相同元件。

如图2所示，包括塑料片，电极片，电介质，弹簧，电解质液。

如图3所示，包括塑料支架，塑料片，电极片，电介质，弹簧，电解质液。

如图4所示，电容式机电转换原理图包括负载，电源，充电状态，等待状态，放电状态，可变电容器。

一种压力弹簧可变电容的换能器装置，包括塑料支架，塑料片，电极片，电介质，弹簧，电解质液。首先将未发生形变的弹簧与塑料片的四个角固定住；其次将上下电极片与塑料片也以注塑的方式构成可变电容或者以溅射的方式形成可变电容；同时将下电极片与电介质以同样的方式连接在一起；上下电极与电介质处于电解质液中；最后将这些单个可变电容顺序排列好，再用塑料支架将每个可变的电容的上塑料片以溅射的方式固定好。

本发明装置的工作原理为：在本装置中换能器的功能是通过塑料片上端施加的压力做功，实现可变电容器，增大电容器电场能量。可变电容器的实现如下所述。

首先考虑未施加压力的情况下，如图1所示，此时弹簧未发生形变，给电极片充电，此时的电容可以计算为：

上式中d₁是电介质与上电极板之间的距离，d₂为电介质的厚度，ε₁为电解质液的介电常数，ε₂为电介质的介电常数，s为电极片表面的面积。

此时上下电极片和电介质所形成的电容中储存的总能量是：

上式中d₁是电介质与上电极板之间的距离，d₂为电介质的厚度，ε₁为电解质液的介电常数，ε₂为电介质的介电常数，s为电极片表面的面积。