[发明专利]一种充气式介电弹性体发电机的结构设计

说明书

技术领域

本发明涉及一种介电弹性体发电机的结构，尤其是涉及一种充气式介电弹性体发电机的结构设计。

背景技术

介电弹性体是一种新型的功能性材料，因能量密度高(比传统压电材料高出两个数量级)，质量轻，变形大，价格低以及机电转换效率高等优点，使得其在发电领域越来越受重视。从原理上介电弹性体发电机是一种具有“三明治”式三层结构的可变电容器，上下两层是柔性电极，中间是介电弹性体。在偏置电压下，通过拉伸、收缩介电弹性体即可将施加的机械能转化为电能。而充气式介电弹性体是近几年新提出的结构：利用介电弹性体薄膜制作成一个容腔，对其进行充气时，介电弹性体薄膜鼓起，表面积增大，厚度变薄，发电机的电容增大。在充放气过程中，偏置电压下的介电弹性体发电机电容发生变化，从而基于可变电容原理进行发电。充气式介电弹性体发电机能在非常宽的频率范围高效工作，未来应用场景广泛。

发明内容

本发明涉及充气式介电弹性体发电机结构设计。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种充气式介电弹性体发电机，其发电过程：伺服电机正向转动，通过齿轮箱带动伺服缸推杆向前运动，从而带动与其连接的气缸活塞向后运动，将缸体内部气体通过气管导入充气式介电弹性体发电机容腔内，使其充气鼓起，产生其形变；而伺服电机反向转动，通过齿轮箱带动伺服缸推杆向后运动，从而带动与其连接的气缸活塞向前运动，将充气式介电弹性体发电机容腔内气体通过气管抽入缸体内部，使充气式介电弹性体发电机容腔收缩，恢复至原始状态。通过控制伺服电机的正反转，来实现充气式介电弹性体发电机容腔的鼓起与收缩，从而使介电弹性体发电机电容产生变化，进行发电。

其特征在于：为提升发电机发电效果，进行预拉伸处理使介电弹性体薄膜的厚度控制在0.5毫米以下，且封装时必须使用密封垫圈，从而保证充气式介电弹性体发电机容腔的气密性。

其特征在于：容腔两侧各布置介电弹性体发电机，在充放气过程中使其同时工作，从而提高整体效率。

该机构具有结构简单、安装方便、易维护和成本低等优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图所示，本发明的发电机包括工作台1、气缸后支架2、气缸后盖板3、出气嘴4、气管5、气缸缸体6、气缸前盖板7、气缸前支架8、气缸活塞杆9、销10、伺服缸推杆11、伺服缸缸体12、伺服电机13、齿轮箱14、伺服缸前支架15、伺服缸后支架16、伺服缸盖板17、腔体18、基座19、带密封垫圈的介电弹性体薄膜20、进气嘴21、容腔盖板22和若干螺丝、螺母。气缸(气缸后盖板3、气缸缸体6、气缸前盖板7、气缸活塞杆9)通过气缸前支架8、气缸后支架2水平放置固定在工作台1上，伺服缸(伺服缸推杆11、伺服缸缸体12、伺服电机13、齿轮箱14、伺服缸盖板17)通过伺服缸前支架15、伺服缸后支架16水平放置固定在工作台1上，气缸活塞杆9和伺服缸推杆11用销10连接，保证其中心在一条直线上，而且气缸和伺服缸量程相同，初始状态为各自的一半量程，充气式介电弹性体发电机容腔(腔体18、带密封垫圈的介电弹性体薄膜20、进气嘴21、容腔盖板22)通过基座19固定在工作台1上，气缸内的气体经由与出气嘴4和进气嘴21连接的气管5进入充气式介电弹性体发电机容腔，形成一条密闭的气路通道，从而进行发电。

伺服电机13正向转动，通过齿轮箱14带动伺服缸推杆11向前运动，从而带动与其连接的气缸活塞9向内运动，将缸体6内部气体通过气管5通入介电弹性体发电机容腔内，使带密封垫圈的介电弹性体薄膜20因充气鼓起，产生其形变；而伺服电机13反向转动，通过齿轮箱14带动伺服缸推杆11向后运动，从而带动与其连接的气缸活塞9向外运动，将充气式介电弹性体发电机容腔内气体通过气管5抽入缸体6内部，使充气式介电弹性体发电机容腔收缩，恢复带密封垫圈的介电弹性体薄膜20原始状态。通过控制伺服电机13的正反转，来实现充气式介电弹性体发电机容腔的薄膜20鼓起与收缩，进而改变介电弹性体发电机的电容，进行发电。