[实用新型]一种液态金属可变电容换能器装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种液态金属可变电容换能器装置。

背景技术

随着移动电子设备的发展，移动电子设备对电源的要求越来越高，需要一种能够实现可持续对电源充电的装置，当前针对电源的便携式充电装置主要是依靠太阳能光伏效应，目前该技术和装置存在的主要问题是受天气的影响非常大，不方便携带，同时太阳能转换成电能的效率不高。

传统电容式机电换能器的核心部件是可变电容器，可变电容器的实现方法通常是采用平板可变电容结构，通过外力的作用改变两个平板电极之间的距离实现电容的改变，传统方法的主要不足之处是两个平板电极之间距离变化范围受限，所以很难实现高机电转换效率和高功率输出。

实用新型内容

为了克服现有传统电容式机电换能器存在的机电转换效率低和输出功率不足的缺点，本实用新型提出了一种设计简单、结构紧凑、可靠性高、转换效率高、输出功率高的一种液态金属可变电容换能器装置。

本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案是：

一种液态金属可变电容换能器的装置，包括塑料软管、液态金属球、电解质液、电极片。

首先将电极片和塑料软管以整体注塑的方式周期性地排列在塑料软管上构成可变电容或以溅射的方式喷射在塑料软管上形成可变电容；

其次在塑料软管内充入电解质液，并周期的放置与电极片尺寸相符的液态金属球(如液态汞金属)；

最后在塑料软管内表面镀低表面能的薄层材料，使得液态金属球和电解质液在塑料软管两端压力差的作用下可以顺畅流动。

本实用新型的有益效果为：

单根塑料软管在两端周期性压力差的作用下使得塑料软管内的液态金属球呈现周期性的对准电极片，每一个电极片是一个可变电容单元，如图3所示，同时可以将塑料软管进行周期性排列进一步增加可变电容单元的数量。该装置可以实现较高的功率输出，通过调整塑料软管长度和塑料软管周期排列数量可以达到更高的功率输出。

附图说明

图1为本实用新型的基本结构图，此时液态金属球对准电极片，此为充电状态。

图2为液态金属球完全偏离电极片的状态，此为放电状态。

图3为周期性排列在塑料软管上的电极片结构示意图。

图4为电容式机电转换原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步描述。

如图1所示，液态金属可变电容换能器的装置包括塑料软管11、电极片12、液态金属球13、电解质液14，图2和图3所标相同的序号均属于相同的元件。

如图2所示，包括塑料软管21、电极片22、液态金属球23、电解质液24。

如图3所示，包括塑料软管31电极片32、液态金属球33、电解质液34、。

如图4所示，电容式机电转换原理图包括负载41、电源42、充电状态43、等待状态44、放电状态45、可变电容器46。

本实用新型装置的工作原理为：本装置中的换能器的功能是通过塑料软管两端压力差做功，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。

首先考虑液态金属球与电极片对准时的情况，如图1，此时可以看成是两个电容的串联结构，由此可以计算出此时的总电容：

C1=ϵTS2dT]]>

上式中d_T为塑料软管厚度，ε_T为塑料软管材料的介电常数，S为电极片的面积。

此时电极片和液态金属球形成的电容中储存的总能量是：