[发明专利]电活性聚合物能量转换器

权利要求书

1.一种被配置成将能量从机械能的源转换成电能的能量转换装置，该能量转换装置包括：

换能器，其包括介电弹性体模块，所述介电弹性体模块包括可拉伸电活性聚合物材料，所述介电弹性体模块包括至少一个介电弹性体膜层，所述至少一个介电弹性体膜层具有至少一部分部署在至少第一和第二电极之间；

传输耦合机构，其被配置成耦合机械能的源并且操作地附接到换能器以便响应于作用于传输耦合机构上的机械能来周期性地使换能器变形和松弛；以及

调节电路，其被耦合到至少第一和第二电极，并且被配置成当介电弹性体膜处于变形的状态下时将电荷施加到介电弹性体膜，当介电弹性体膜从变形状态转变成松弛状态时从介电弹性体膜断开，以及当介电弹性体膜达到松弛状态时从介电弹性体膜移除电荷。

2.根据权利要求1所述的能量转换装置，其中，

介电弹性体模块包括多个介电弹性体膜元件层，其分层放置在多个框架元件和形成在每个层上的多个电极之间。

3.根据权利要求2所述的能量转换装置，还包括位于框架元件中的至少一个上的汇流电极，以便将调节电路耦合到多个电极。

4.根据权利要求3所述的能量转换装置，还包括电连接在汇流电极和至少一个电极之间的聚合物保险丝。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的能量转换装置，其中，

介电弹性体膜具有小于约100MPa的模量和大于约2的介电常数，并且包括从包括以下各项的组中选择的一个或多个材料：丙烯酸脂、硅树脂、氨基甲酸乙酯、烃橡胶、含氟弹性体、苯乙烯共聚物和其组合。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的能量转换装置，其中，

第一和第二电极中的至少一个包括从包括以下各项的组中选择的至少一个：圆齿状加固珠、蜿蜒状加固珠、压延复合材料和织物。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的能量转换装置，其中，

传输耦合机构包括第一轴，其具有被配置成耦合到机械能的源的第一部分和包括操作地耦合到换能器的第一凸轮的第二部分。

8.根据权利要求7所述的能量转换装置，其中，

第一轴包括第二凸轮，其围绕轴以相对于第一轴上的第一凸轮180°的角度部署。

9.根据权利要求8所述的能量转换装置，其中，

传输耦合机构包括第二轴，其具有第一部分和第二部分，所述第一部分被配置成耦合到机械能的源，所述第二部分包括操作地耦合到换能器并且围绕轴以相对于第二轴上的第一凸轮180°的角度部署的第二凸轮。

10.根据权利要求9所述的能量转换装置，其中，

当机械能的源被耦合到第一和第二轴的第一部分时，第一轴被配置成以顺时针方向转动并且第二轴被配置成以逆时针方向转动，并且其中第一和第二轴上的第一和第二凸轮形成一对相对反向转动的弹性元件。

11.根据权利要求10所述的能量转换装置，还包括：

限定孔径以便将第一轴的第一凸轮容纳在其中的第一吊板，所述第一吊板具有操作地耦合到第一轴的第一凸轮的第一端和连接到换能器的第一端的第二端；以及

限定孔径以便将第二轴的第一凸轮容纳在其中的第二吊板，所述第二吊板具有操作地耦合到第二轴的第一凸轮的第一端和连接到换能器的第二端的第二端；

其中耦合到换能器并且操作耦合到位于各自的第一和第二轴上的第一凸轮的第一和第二吊板限定第一发电机元件。

12.根据权利要求11所述的能量转换装置，还包括：

限定孔径以便将第一轴的第二凸轮容纳在其中的第三吊板，所述第三吊板具有操作地耦合到第一轴的第二凸轮的第一端和连接到第二换能器的第一端的第二端；以及

限定孔径以便将第二轴的第二凸轮容纳在其中的第四吊板，所述第四吊板具有操作地耦合到第二轴的第二凸轮的第一端和连接到第二换能器的第二端的第二端；

其中耦合到第二换能器并且操作地耦合到位于各自的第一和第二轴上的第二凸轮的第三和第四吊板限定第二发电机元件；并且

其中第一和第二发电机元件限定第一对平衡反向转动弹性元件。

13.根据权利要求12所述的能量转换装置，还包括至少第三和第四发电机元件，其中至少第三和第四发电机元件至少限定第二对平衡反向转动弹性元件。