[发明专利]一种面内运动静电发电机

说明书

本申请公开了一种面内运动静电发电机，包括n对位于定子基底的定子电极、n个位于动子基底的驻极体，驻极体与定子电极形状相同，所述n对定子电极间隔地分别相连于第一导电部、第二导电部；第一导电部或第二导电部具有至少一个第一触指部；该第一触指部、与第一触指部具有间隙的一个第二触指部形成一个开关电极对，所述开关电极对被位于动子上的碳刷接触时使得第一触指部与第二触指部形成电连接，以将通过开关电极对所形成电连接的定子电极与发电机的第一输出端形成电连接；未通过开关电极对所形成电连接的定子电极与发电机的第二输出端形成电连接。本发明提高了发电机的输出功率，并降低和拓宽了匹配电阻。

技术领域

本发明涉及驻极体静电发电机技术领域，特别地，涉及一种面内运动静电发电机。

背景技术

静电式能量采集装置，如摩擦电发电机、驻极体发电机，具有质量小、能量密度高、制作简单以及低频特性好等优点，具有广阔的应用前景，但目前此类发电机的输出功率依然较低。因此，有效提高其输出功率具有重要意义。

一种接触分离式摩擦静电发电机，通过接触分离开关实现了输出功率的有效提升。但这种接触分离开关只适用于接触分离式静电发电机，无法应用到如旋转式等面内运动的静电发电机中。

对于旋转式静电发电机，提出了一种基于静电吸附弹簧式开关的摩擦发电机，当发电机电压积累到一定程度，开关被吸合，电流流经负载产生输出，同时电压降低；当电压降低到一定程度，开关断开；从而形成震荡式通断状态。这种发电机输出功率有所提高，但这种开关工作在特定频率，不在其频率范围效率提高有效，且开关的制造复杂，工作条件容易受到环境影响。

发明内容

本发明提供了一种面内运动静电发电机，以提高其输出功率。

一种面内运动静电发电机，包括n对位于定子基底的定子电极、n个位于动子基底的驻极体，驻极体与定子电极形状相同，其中，n为自然数，其特征在于，

所述n对定子电极间隔地分别相连于第一导电部、第二导电部；

第一导电部或第二导电部具有至少一个第一触指部；

该第一触指部、与第一触指部具有间隙的一个第二触指部形成一个开关电极对，所述开关电极对被位于动子上的碳刷接触时使得第一触指部与第二触指部形成电连接，以将通过开关电极对所形成电连接的定子电极与发电机的第一输出端形成电连接；

未通过开关电极对所形成电连接的定子电极与发电机的第二输出端形成电连接。

所述静电发电机还包括有一将所述开关电极对的通断作为电源开关的电源管理电路，该电路的整流输入端与发电机的输出端相连，整流电路的输出端串联有一电感和一电容，电容的两端向负载提供输出端口。

所述定子电极为由内径为r0、外径为r、数量为2n的周向方向均匀排列的等圆心角的扇环状电极组成；

所述第一导电部包括，小于所述内径的第一电极环、以及第一电极环周向方向均匀排列有n个沿径向、向圆心方向的反方向延展至第一扇环状电极内弧的第一连接部，

所述第二导电部包括，大于外径的第二电极环、以及第二电极环周向方向均匀排列有n个沿径向向圆心方向延展至第二扇环状电极外弧的第二连接部。

所述第二电极环周向均匀排列2n个沿径向、向圆心方向的反方向延展一定长度的第一触指部；

内径大于第一触指部外包络半径的第三电极环周向均匀排列2n个沿径向、向圆心方向延展长度不触及第二电极环的第二触指部；

第一触指部与第二触指部交错分布、并在交错处形成有所述间隙，所述间隙的大小适配于动子上所安装的碳刷与定子接触面大小；

所述开关电极对的中心线与扇环状电极中心线平行，并且处于扇环状电极中心线附近。