Емкостный электромеханический генератор тока

Генератор тока предназначен для использования в приборостроении, в частности в микроэлектронике. Емкостный электромеханический генератор тока состоит из конденсаторов переменной емкости с твердыми сегнетоэлектрическими пластинами и с подвижными эластичными электродами в виде набора роликов из эластичного электропроводящего материала; причем на сегнетоэлектрических пластинах со стороны роликов расположены параллельно роликам с некоторым интервалом и с тем же шагом изолирующие полоски из материала с малой диэлектрической проницаемостью; при этом расположение полосок одного конденсатора сдвинуто на полшага по отношению к расположению полосок другого конденсатора. Изобретение обеспечивает высокую удельную мощность. 1 ил.

 

Емкостный электромеханический генератор тока предназначен для использования в приборостроении, в частности в микроэлектронике.

Известно устройство электромеханического преобразования энергии, состоящее из двух электрических конденсаторов переменной емкости, каждый из которых имеет минимальную и максимальную емкость, связанных между собой электрически и механически в противофазе таким образом, что когда одна емкость имеет минимальное значение, другая емкость имеет максимальное значение. Способ работы этого устройства заключается в том, что электрический заряд одной емкости периодически перетекает из одной емкости в другую, совершая полезную работу в электрической нагрузке, включенной последовательно между указанными емкостями. Однако изменение емкости требует подведения механической энергии к конденсаторам (US 4127804, МПК H02N 1/08, опубликован 28.11.1978).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электростатическое устройство преобразования энергии, состоящее из конденсаторов переменной емкости, в котором используются подвижные эластичные диэлектрики и электроды, принудительное перемещение которых сопровождается изменением емкости конденсаторов (RU 2019900, МПК H02N 1/08, опубликован 15.09.1994).

Недостатком указанных устройств является малая удельная мощность, достигаемая в них.

Задачей данного изобретения является повышение удельной мощности емкостного электромеханического генератора тока.

Поставленная задача решается за счет того, что в емкостном электромеханическом генераторе тока, состоящем из конденсаторов переменной емкости с подвижными эластичными электродами, конденсаторы выполнены из твердых сегнетоэлектрических пластин и подвижных эластичных электродов в виде набора роликов из электропроводящего эластичного материала, а на сегнетоэлектрических пластинах со стороны роликов расположены параллельно роликам с некоторым интервалом и с тем же шагом изолирующие полоски из материала с малой диэлектрической проницаемостью, причем расположение полосок одного конденсатора сдвинуто на полшага по отношению к другому конденсатору.

При этом гибкий диэлектрик заменяется твердым сегнетоэлектриком, который, как известно, обладает большей диэлектрической проницаемостью, чем диэлектрик, а электрод, хотя бы с одной стороны конденсатора, представляет собой набор роликов из эластичного электропроводящего материала, при этом сегнетоэлектрик со стороны роликов покрывается диэлектрическими полосками, расположенными параллельно роликам, с некоторым интервалом между собой и с шагом, совпадающим с шагом расположения роликов.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема предлагаемого устройства.

Генератор состоит из двух конденсаторов, образованных сегнетоэлектрическими пластинами 1 и 2, заключенными между жесткими электродами 3 и 4, и общим для обоих конденсаторов электродом, образованным набором роликов 5 из эластичного электропроводящего материала.

На сегнетоэлектрических пластинах 1, 2 со стороны роликов 5 и параллельно роликам 5 с некоторым интервалом и с тем же шагом нанесены полоски 6 и 7 из материала с малой диэлектрической проницаемостью, причем расположение полосок одного конденсатора сдвинуто на полшага по отношению к полоскам другого конденсатора. Сегнетоэлектрические пластины 1, 2 установлены таким образом, что они допускают взаимное продольное перемещение (на чертеже показано стрелкой). Жесткие электроды 3 и 4 конденсаторов соединены между собой через электрическую нагрузку 8.

Емкостный генератор работает следующим образом.

Перед началом работы конденсаторы должны быть заряжены до некоторого одинакового начального напряжения сторонним генератором зарядов (на чертеже условно не показан).

Под действием внешней механической нагрузки конденсаторы - пластины 1 и 2 смещаются друг относительно друга (на чертеже показано стрелками). Эти продольные перемещения будут вызывать перемещение роликов 5 с изолирующих полосок одного конденсатора на изолирующие полоски другого конденсатора, что будет сопровождаться встречным изменением емкостей конденсаторов и, как следствие, периодическим перетеканием зарядов с одного конденсатора на другой через нагрузку 8.

Наличие в цепи нагрузки приведет к появлению разницы потенциалов между двумя конденсаторами. В результате чего электростатические силы притяжения, действующие на обкладки конденсаторов, имея противоположные знаки, не будут совпадать по величине.

Таким образом, перемещение конденсаторов относительно друг друга потребует приложения внешней силы, которая и будет совершать работу, преобразуемую в электрическую мощность.

В предлагаемом генераторе реализуется такой способ работы, при котором перезарядка конденсаторов за один цикл работы привода производится столько раз, сколько роликов размещается на величине хода привода.

Описанные усовершенствования обеспечивают большую удельную мощность генератора за счет высокочастотного режима работы при низкочастотном внешнем приводе.

Емкостный электромеханический генератор тока, состоящий из конденсаторов переменной емкости с подвижными эластичными электродами, отличающийся тем, что конденсаторы выполнены из твердых сегнетоэлектрических пластин и подвижных эластичных электродов в виде набора роликов из электропроводящего эластичного материала, а на сегнетоэлектрических пластинах со стороны роликов расположены параллельно роликам с некоторым интервалом и с тем же шагом изолирующие полоски из материала с малой диэлектрической проницаемостью, причем расположение полосок одного конденсатора сдвинуто на полшага по отношению к другому конденсатору.