氣囊發(fā)電機(jī)及應(yīng)用氣囊發(fā)電機(jī)的監(jiān)測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種摩擦式發(fā)電機(jī)，尤其涉及一種內(nèi)部設(shè)置有氣體空腔的摩擦式氣囊發(fā)電機(jī)，以及應(yīng)用該氣囊發(fā)電機(jī)的監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]摩擦發(fā)電機(jī)是通過摩擦界面之間的接觸與分離實(shí)現(xiàn)摩擦發(fā)電的，如何更好的實(shí)現(xiàn)摩擦界面之間的接觸與分離時當(dāng)前的研發(fā)人員一直努力的方向?，F(xiàn)有的摩擦發(fā)電機(jī)主要是采用下面三種方式解決這一問題:
[0003](I)兩摩擦層之間不做任何處理，直接貼合在一起，此種結(jié)構(gòu)的發(fā)電效果不好；
[0004](2)兩摩擦層之間設(shè)置微納結(jié)構(gòu)，以將兩摩擦層分離開，但微納結(jié)構(gòu)設(shè)置工序復(fù)雜，不易加工；
[0005](3)兩摩擦層之間設(shè)置宏觀結(jié)構(gòu)，如彈簧、彈性/非彈性支撐梁、拱形結(jié)構(gòu)等，此種結(jié)構(gòu)容易失效，且制作工序也相對復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種制作方便、結(jié)構(gòu)簡單、信號穩(wěn)定、且信號強(qiáng)度高的氣囊發(fā)電機(jī)，以及一種操作簡單、性能穩(wěn)定的應(yīng)用該氣囊發(fā)電機(jī)的監(jiān)測裝置。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種氣囊發(fā)電機(jī)及應(yīng)用氣囊發(fā)電機(jī)的監(jiān)測裝置的具體技術(shù)方案為:
[0008]一種氣囊發(fā)電機(jī)，包括外部封裝層和設(shè)置在外部封裝層內(nèi)部的至少一個摩擦發(fā)電組件；其中:外部封裝層的內(nèi)部形成有至少一個容納摩擦發(fā)電組件的密閉空間；摩擦發(fā)電組件包括第一發(fā)電部和第二發(fā)電部，第一發(fā)電部和第二發(fā)電部之間形成有氣體空腔，氣體空腔中填充有隔離第一發(fā)電部和第二發(fā)電部的氣體；氣囊發(fā)電機(jī)受到外部負(fù)載作用時，摩擦發(fā)電組件的第一發(fā)電部和第二發(fā)電部接觸，產(chǎn)生電能。
[0009]進(jìn)一步，還包括連接筋，連接筋設(shè)置在外部封裝層的內(nèi)部，將密閉空間分割為多個子空間，每個子空間內(nèi)都分別設(shè)置有摩擦發(fā)電組件。
[0010]進(jìn)一步，第一發(fā)電部和第二發(fā)電部之間的氣體空腔內(nèi)部設(shè)置有連接帶，連接帶將氣體空腔分割為多個氣體子空腔。
[0011]進(jìn)一步，摩擦發(fā)電組件中的第一發(fā)電部的一側(cè)表面貼合固定在外部封裝層上壁的內(nèi)表面上，第二發(fā)電部的一側(cè)表面貼合固定在外部封裝層下壁的內(nèi)表面上。
[0012]進(jìn)一步，第一發(fā)電部包括第一電極層，第一電極層的一側(cè)表面貼合固定在外部封裝層上壁的內(nèi)表面上，第二發(fā)電部包括第二電極層，第二電極層的一側(cè)表面貼合固定在外部封裝層下壁的內(nèi)表面上；其中，第一電極層上設(shè)置有第一高分子聚合物絕緣層，和/或第二電極層上設(shè)置有第二高分子聚合物絕緣層，第一電極層和第二電極層為摩擦發(fā)電組件的電能輸出端。
[0013]進(jìn)一步，第一高分子聚合物絕緣層和/或第二高分子聚合物絕緣層上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)。
[0014]進(jìn)一步，第一電極層上設(shè)置有第一高分子聚合物絕緣層，第二電極層上設(shè)置有第二高分子聚合物絕緣層，第一高分子聚合物絕緣層或第二高分子聚合物絕緣層上設(shè)置有居間薄膜層，居間薄膜層為聚合物薄膜層。
[0015]進(jìn)一步，居間薄膜層和/或未設(shè)置居間薄膜層的高分子聚合物絕緣層上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)。
[0016]進(jìn)一步，外部封裝層與摩擦發(fā)電組件之間設(shè)置有屏蔽層，屏蔽層與摩擦發(fā)電組件之間絕緣處理。
[0017]進(jìn)一步，氣囊發(fā)電機(jī)上設(shè)置有用于向摩擦發(fā)電組件內(nèi)部的氣體空腔中充放氣體的通氣孔。
[0018]一種應(yīng)用氣囊發(fā)電機(jī)的監(jiān)測裝置，包括數(shù)據(jù)處理模塊、輸出模塊及上述任一權(quán)利要求中所述的氣囊發(fā)電機(jī)，其中:氣囊發(fā)電機(jī)，與數(shù)據(jù)處理模塊連接，受到外部負(fù)載作用時產(chǎn)生電能信號，并將電能信號輸送給數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊，接收氣囊發(fā)電機(jī)輸出的電能信號，并生成指令信號；輸出模塊，與數(shù)據(jù)處理模塊連接，接收指令信號，并輸出提示信肩、O
[0019]與現(xiàn)有裝置相比，本發(fā)明的氣囊發(fā)電機(jī)及應(yīng)用該氣囊發(fā)電機(jī)的監(jiān)測裝置具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]I)本發(fā)明的氣囊發(fā)電機(jī)只需要在兩發(fā)電層中間沖入適量氣體即可達(dá)到理想效果，產(chǎn)生信號穩(wěn)定、信號強(qiáng)度高；
[0021]2)本發(fā)明的氣囊發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定，可廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，而且制作方便、成本低廉，利于大規(guī)模的推廣應(yīng)用；
[0022]3)本發(fā)明的應(yīng)用該氣囊發(fā)電機(jī)的監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、操作方便、成本低廉，適合市場化生產(chǎn)和使用。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的氣囊發(fā)電機(jī)的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的氣囊發(fā)電機(jī)的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為圖2中的氣囊發(fā)電機(jī)的一具體實(shí)施例的剖視圖；
[0026]圖4為圖2中的氣囊發(fā)電機(jī)的另一具體實(shí)施例的剖視圖；
[0027]圖5為本發(fā)明的氣囊發(fā)電機(jī)的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6為圖5中的氣囊發(fā)電機(jī)的一具體實(shí)施例的剖視圖；
[0029]圖7為圖5中的氣囊發(fā)電機(jī)的另一具體實(shí)施例的剖視圖；
[0030]圖8為本發(fā)明中的摩擦發(fā)電組件的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖9為本發(fā)明中的摩擦發(fā)電組件的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖10為本發(fā)明中的摩擦發(fā)電組件的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖11為本發(fā)明的應(yīng)用該氣囊發(fā)電機(jī)的監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]為了更好的了解本發(fā)明的目的、結(jié)構(gòu)及功能，下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一種氣囊發(fā)電機(jī)及應(yīng)用該氣囊發(fā)電機(jī)的監(jiān)測裝置做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0035]如圖1所示，為本發(fā)明的氣囊發(fā)電機(jī)的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括外部封裝層I和設(shè)置在外部封裝層I內(nèi)部的摩擦發(fā)電組件2。其中，外部封裝層I的內(nèi)部形成有一個可容納摩擦發(fā)電組件2的密閉空間6。本實(shí)施例中，外部封裝層I的材料可以是具有彈性伸縮性能的材料，如塑料橡膠、硅膠等，且可以通過注塑或吹塑等加工方式制作。此外，可選的是，外部封裝層I內(nèi)部的密閉空間6的截面形狀可以為矩形、橢圓形、圓形等幾何形狀。
[0036]進(jìn)一步，摩擦發(fā)電組件2包括第一發(fā)電部21和第二發(fā)電部22，其中，第一發(fā)電部21和第二發(fā)電部22之間形成有氣體空腔23，氣體空腔23中填充有隔離第一發(fā)電部21和第二發(fā)電部22的氣體。此外，第一發(fā)電部21和第二發(fā)電部22上還連接有輸出引線5。由此，本發(fā)明中的氣囊發(fā)電機(jī)受到外部負(fù)載作用時，摩擦發(fā)電組件2中的第一發(fā)電部21和第二發(fā)電部22接觸，產(chǎn)生電能。其中，本實(shí)施例中的摩擦發(fā)電組件2的具體結(jié)構(gòu)、材料、工作原理等將在后文中進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0037]進(jìn)一步，考慮到本發(fā)明中的摩擦發(fā)電組件2的抗干擾能力和本身信號特征，外部封裝層I與摩擦發(fā)電組件2之間可設(shè)置有屏蔽層3，屏蔽層3與摩擦發(fā)電組件2之間絕緣處理，其中，本實(shí)施例中的屏蔽層3可采用導(dǎo)電薄膜等。
[0038]進(jìn)一步，考慮到本發(fā)明的氣囊發(fā)電機(jī)的整體性，第一發(fā)電部21通過屏蔽層3貼合固定在外部封裝層I上壁的內(nèi)表面上，第二發(fā)電部22通過屏蔽層3貼合固定在外部封裝層I下壁的內(nèi)表面上，這樣可以保證第一發(fā)電部21和第二發(fā)電部22之間氣體空腔23穩(wěn)定存在，當(dāng)氣囊發(fā)電機(jī)整體發(fā)生形變時，外部封裝層I會帶動第一發(fā)電部21和第二發(fā)電部22運(yùn)動，使第一發(fā)電部21和第二發(fā)電部22相對的兩個面接觸分離，進(jìn)而產(chǎn)生電能。
[0039]進(jìn)一步，氣囊發(fā)電機(jī)上還設(shè)置有用于向摩擦發(fā)電組件2內(nèi)部的氣體空腔23中充放氣體的通氣孔4，其中，通氣孔4可設(shè)置在氣囊發(fā)電機(jī)的底部或側(cè)部，填充在氣體空腔23中的氣體可以是空氣或惰性氣體。此外，需要嚴(yán)格控制充入氣體空腔23中氣體的量，以便使本發(fā)明的氣囊發(fā)電機(jī)受到外部負(fù)載時，僅承受負(fù)載的部分處的摩擦發(fā)電組件2中的第一發(fā)電部21和第二發(fā)電部22接觸，其余部分處的摩擦發(fā)電組件2中的第一發(fā)電部21和第二發(fā)電部22則由于氣體的被擠壓、流動而分離。
[0040]如圖2所示，為本發(fā)明的氣囊發(fā)電機(jī)的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，在本發(fā)明第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例在外部封裝層I的內(nèi)部設(shè)置有多個連接筋12，多個連接筋12將密閉空間6分割為多個較小尺寸的子空間61，每一個小尺寸的子空間61內(nèi)都設(shè)置有一個摩擦發(fā)電組件2。其中，本實(shí)施例中的連接筋12所用的材料可與外部封裝層I所用的材料相同。
[0041]進(jìn)一步，分割后的子空間61的形狀可以為矩形、圓形、橢圓形或其他多邊形等，其中，圖3和圖4中所示為正方形。此外,分割后的多個子空間61之間可相互不連通，如圖3所示；或者，分割后的多個子空間61之間相互連通，如圖4所示。進(jìn)一步，多個子空間61中的摩擦發(fā)電組件2可以通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接或各自單獨(dú)與外界連通。
[0042]此外，本實(shí)施例中的其它結(jié)構(gòu)、材料及工作方式等與第一實(shí)施例相同，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以較容易地理解，此處不再贅述。
[0043]如圖5所示，為本發(fā)明的氣囊發(fā)電機(jī)的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，在本發(fā)明第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，摩擦發(fā)電組件2的第一發(fā)電部21和第二發(fā)電部22上設(shè)置多組連接帶24，多組連接帶24將第一發(fā)電部21和第二發(fā)電部22之間的氣體空腔23分割為多個小尺寸的氣體子空腔231，進(jìn)而增加氣囊發(fā)電機(jī)的整體穩(wěn)定性。
[0044]進(jìn)一步，連接帶24可以通過膠水等粘接劑形成，具體來說，可將粘接劑以一定的形式涂布在第一發(fā)電部21和第二發(fā)電部22相對的面上，并粘接在一起，以將氣體空腔23分割為多個小尺寸的氣體子空腔231，分割后的氣體子空腔231的形狀可以為矩形、圓形、橢圓形或其他多邊形等，其中，圖6和圖7中所示的為正方形。
[0045]進(jìn)一步，連接帶24也可通過熱熔的方式形成,具體來說,在想要形成連接帶24的位置加熱的同時施加外力，使第一發(fā)電部21和第二發(fā)電部22的部分區(qū)域熔融粘結(jié)在一起，進(jìn)而將氣體空腔23分割為多個小尺寸的氣體子空腔231。
[0046]進(jìn)一步，分割后的多個氣體子空腔231之間可相互不連通，如圖6所示；或者，分割后的多個氣體子空腔231之間相互連通，如圖7所示。
[0047]此外，本實(shí)施例中的其他結(jié)構(gòu)、材料及工作方式等與第一實(shí)施例相同，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以較容易地理解，此處不再贅述。
[0048]下面參考圖8至圖10，對本發(fā)明的氣囊發(fā)電機(jī)中的摩擦發(fā)電組件的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0049]如圖8所示，其示出了本發(fā)明中的摩擦發(fā)電組件2的第一種結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，摩擦發(fā)電組件2中的第一發(fā)電部21包括第一電極層211，第二發(fā)電部22包括層疊設(shè)置的第二電極層221和第二高分子聚合物絕緣層222。其中，第一電極層211和第二高分子聚合物絕緣層222相對設(shè)置形成摩擦界面，第一電極層211和第二電極層221為摩擦發(fā)電組件2的輸出電極，與外電路相連。
[0050]其中，第二高分子聚合