[实用新型]基于多气隙结构的驻极体能量采集器

说明书

本实用新型涉及一种基于多气隙结构的驻极体能量采集器，其特征在于：其包括若干收集电极、若干驻极体薄膜和整流电路，收集电极数量比驻极体薄膜数量多一个，所述的收集电极包括正电极和负电极，正电极和负电极间隔布置，一个驻极体薄膜设置在一对正、负电极之间，驻极体薄膜与相邻的正、负电极之间均存在空气间隙，所有收集电极均通过导线与整流电路连接。本实用新型可以视为若干个可变电容的串联，从而将机械振动能转化为电能，因为采用了多气隙串联结构，所以比传统单气隙振动结构效率更高。

技术领域

本实用新型属于新型环保能量采集技术领域，特别涉及一种用于将机械振动能量转换成电能的振动能量采集器。

背景技术

能量采集是指采集环境的能源，如热、辐射或动能并转换成为电能。随着微机电系统技术和超低能耗的集成电路设计的进展，电路和器件的尺寸以及驱动它们所需能量都正在显著减少。这些所需能量量级已进入能量采集器所能提供能量的范围。因此能量采集器正在成为取代电池为这些电路和器件(如无线传感器和人体植入式装置)供能的替代方案。

从振动能转换到电能是能量采集方式的一种。其中由振动能转换为电能的方法有三种，分别是静电式、电磁式和压电式。静电能量采集器包含有至少一个可变电容构件。此可变电容的两个带电极板形成一个电场。静电能量采集器即从环境的振动对此电场做功而萃取能量。与同属于振动能转换的电磁和压电能量采集器相比，静电能量采集器的显著优点在于其可以很容易用MEMS微制造技术(如硅微制造技术)制成适用于微系统的具亚微米级精度的微型产品(如硅基微静电能量采集器)。硅基微静电能量采集器可用类似于集成电路的制程技术而得以大规模低成本生产并更可与同为硅基的微电子集成电路、器件和微系统直接整合在一起而实现完全自供能的能独立运行的不含电池的微系统。

目前大部分振动能量采集器如专利公布号为CN102176646公开的驻极体薄膜自由微振发电器件，其是将极化后的驻极体薄膜固定于外壳底端，其上方有一能上下自由振动的振片，并将装置放于振动环境中。振片振动时，由于其与驻极体间距离的变化，导致振片与驻极体间的电压变化。当置于一定频率范围内时，可以测得输出电压，从而将机械能转变成电能。这种振动类型的缺点是该装置至存在一个气隙，能量采集器的采集效率很低。

申请号为201610113441.1的中国专利公开了一种基于驻极体薄膜的能量采集器，该能量采集器的驻极体薄膜设在两个电极之间，并且不与两个电极连接，如此就形成两个空气间隙，在一定程度上提高了效率，但仍存在提高的空间。

实用新型内容

本实用新型针对上述能量采集器存在的不足，构造了一种基于多气隙结构的驻极体能量采集器。

为了达到目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种基于多气隙结构的驻极体能量采集器，其特征在于：其包括若干收集电极、若干驻极体薄膜和整流电路，收集电极数量比驻极体薄膜数量多一个，所述的收集电极包括正电极和负电极，正电极和负电极间隔布置，一个驻极体薄膜设置在一对正、负电极之间，驻极体薄膜与相邻的正、负电极之间均存在空气间隙，所有收集电极均通过导线与整流电路连接。

优选地，所述的整流电路包括二极管D1、D2、D3、D4，二极管D1和D4串联，二极管D2和D3串连，两个串联电路并联连接，所述的正、负电极的其中一种与二极管D1、D4的连接节点连接，另一个与二极管D2、D3的连接节点连接。

优选地，所述的驻极体薄膜通过弹簧与其相邻的正负电极连接。

优选地，所述的整流电路还包括一个储能电容C和一个二极管D5，储能电容C的两端分别与二极管D1、D2的连接点以及二极管D3、D4的连接点电连接，二极管D5的正负极分别与二极管D1、D2的连接点以及外接的用电器电连接。