Способ генерирования тока электретом и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскин

Соцмалнстнческин

Республик (1978329 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 10.08.79 (2l) 2811127/24-07 (51)M. Кл.

Н 03 К 3/45 с присоединением заявки И

)ееударстынный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.11.82. Бюллетень ¹ 44

Дата опубликования описания 30,11.82 (53) УДК621.314. 1 (088.8) ! ( (1 (72) Автор изобретения

В. А. Сычик ! (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ТОКА ЭЛЕКТРЕТОМ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ

6;! иид рЕ

Изобретение относится к электропита нию и может быть использовано в системах управления, радиовешания, связи и космических аппаратах для автономного питания микросхем, полупроводниковых и

5 др. электронных приборов, Известен способ генерирования переменного тока электретом путем изменения электрического поля электрета, действуюшего на металлические электроды, вследствие введения в зазор между поверхностью электрета и электродом металлической пластины 1).

Однако генерированный таким способом ток во внешней цепи электрета незначительный (единицы микроампер), а система генерирования тока в поле электрета сложна.

Наиболее близким к изобретению является способ генерирования тока электре- в том путем воздействия на внешнее электрическое поле электрета и электрический заряд его электродов . Генерирование

I тока во внешней цепи электрета в иэ- вестном способе осушествляется путем изменения величины электрического поля, действуюшего на один иэ электродов вследствие изменения расстояния между поверхпостью электрета и этим электродом.

Недостатком известного способа является малая величина генерируемого тока, составляюшего микроамперы, поскольку величина индуцированного на подвижном электроде заряда изменяется iro формуле где б; — плотность поверхностного заряда прилежашей к подвижному электроду плоскости; — относительная диэлектрическая проницаемость;

L,с — соответственно толшина .электрета и величина зазора между электродом и поверхностью электрета.

3 9783

С учетом возможного нарушения конструкции вследствие искривления поверхности подвижного электрода минимальный зазор не будет меньше 1 мм, отчего неI возможно индуцирование на подвижном

S электроде максимально возможного заряда, индуцируемого на электроде при Р- О, учитывая также, что действующее на подвижный электрод поле электрета снижается пропорционально квадрату рассто- 10 яния, Наиболее близко к предлагаемому устройство для осушествления способа генерирования тока электретом путем воздействия на внешнее электрическое поле элек-15 трета и электрический заряд его электродов, содержашее электрет с электродами и внешнюю цепь 323.

Недостатком этого устройства является низкая величина генерируемого тока.

Цель изобретения — повышение величины генерируемого тока.

Поставленная цель достигается тем, что по способу генерирования тока электретом путем воздействия на внешнее электрическое поле электрета и электрический заряд его электродов, внешнее электрическое поле электрета сохраняют постоянным, а электрический заряд электродов электрета, которым воздействуют на релаксационно-поляризуемую среду, изме ня ют по периоди че скому закону.

Устройство для осушествления способа, содержашее электрет с электродами и внешнюю цепь, снабжено полярным ди35 электриком, имеюшим жестко связанные э с ним электроды, которые соединены по.средством коммутатора через внешнюю цепь с двумя разнополярными электрода- ми электрета.

Электрическим полем электрета действуют на электроды, нанесенные на противополярные поверхности электрета, на которых индуцируются максимальные . заряды, поскольку Р - О, При этом на близлежащих к электрету поверхностях индуцируются разнополярные, а на противоположных поверхностях однополярные зарядам электрета свободные заряды. Появление электрического тока во внешней соединенной с электродами цепи происходит при сохранении постоянным электрического поля вследствие неизменности путем изменения электрического заряда электродов по периодическому закону.

Этот процесс осушествляется путем коммутации индуцированных на электродах свободных зарядов на внешнюю цепь.

Б момент ее подключения коммутатором д ., fg н- н<о)8 (3) где v — постоянная времени релаксации внешней цепи;

Д, — амплитуда тока нейтрализации, определяемая параметрами внешней цепи.

Отключение коммутатором внешней цепи от электродов в течение времени обуславливает последующее индуцирование свободных зарядов на внешних поверхностях электродов электрета, а также спад до нуля тока во внешней цепи. При после дующей коммутации электродов на внешнюю цепь в последней течет новый импульс тока, той же полярности что и предыдущий, который также обусловлен изменением электрического заряда электродов от максимального значения до нуля, т,е. путем нейтрализации свободных зарядов электродов.

При воздействии электрического поля электрета посредством свободных зарядов электродов: электрета на релаксационнополяризуемую среду, например полярный диэлектрик, среда поляризуется, в ней появляется электрический заряд 6„ ="P"- Р, где P — вектор поляризации релаксационно-поляриэуемой среды, В процессе поляризации этой среды в течение времени воздействия на ее электрического поля электрета — cLt течет toK

Ф дР Р где P=K< ®-1) E — вектор поляризации релаксационно-поляризуемой среды, Последуюшее: отключение коммутатором релаксационно-поляриэуемой среды от электродов электрета в течение времени д вызывает деполяризацию в ней сформированного электрического заряда и через нее течет ток деполяризации 3 ) -" Р/М > обратной полярности току поляризации 3 +), Как показали результаты экс29 4 течет в течение времени д1, ток нейтрализации свободных зарядов в соответстv

t вии с законом электрической индукции н д1„д1„

Поскольку, вследствие Р» О индуцированные на электродах свободные заряды максимальны, во внешней цепи течет для используемого типа электрета максимальный ток, изменяющийся во време ни по за кону

5 9783 перимен та, действующее значение тока будет максимальным при условии d4„ àÔ = i, где — постоянная времени релаксационно-поляризуемой среды, Воздействуя электрическим зарядом электродов электрета на релаксационно-поляризуемую среду по периодическому закону, во внешней. цепи получают переменный электрический ток, Поскольку,в способе— прототипе при наличии воздушного проме- 10 жутка между электретом и подвижным электретом максимально индуцированный заряд на электродах б „=Е,Е,а в предлагаемом способе при воздействии электрического поля электрета на релаксационно-поляризу» 5 емую среду Йи „р — gо (6- 1) Е,то отношение токов генерируемых предлагаемым способом-прототипом при прочных равных ус-. ловиях составляет

31 б И1) Е

Е- 1 (5) о

Таким образом, вследствие того, что в предлагаемом способе внешнее электрическое поле электрета сохраняют посто- 25 янным, поскольку не изменяют зазор между злектретом и его электродами, который в пределе стремится к нулю, а вместо неполярной диэлектрической среды (газа) используют релаксационно-поляризу- ЗО емую среду, более чем на порядок возрастает электрический ток, генерируемый по предлагаемому способу в сравнении со способом-прототипом.

На чертеже представлено устройство генерирования тока.

Устройство состоит из электрета 1 с двумя жестко связанными противополярными электродами 2, коммутатора 3 с контактной группой, внешней цепи (нагрузки ) 4, релаксационно-поляризуемой среды, в качестве которой используется твердотельный полярный диэлектрик 5 с жестко соединенными электродами 6 °

Электрет 1 выполнен из материала 45 с высоким поверхностным зарядом б;,например, из полиметилметакрылата с напряженностью поля E = 2 ° 10+ . В/см.

B качестве полярного диэлектрика 5 используется титанат стронция с K =200

50 и стабильными электрическими парамет рами. Металлические электроды 2 и 6 наносятся соответственно на злектрет 1 и полярный диэлектрик 5 с обеих сторон.

Размеры электрета 1 полярного ди55 электрика 5 обуславливаются габаритными размерами устройства в целом с учетом того, что с ростом площади как электрета 1, так и полярного диэлектрика 5, 29 6 пропорционально возрастает индуцированный электрической заряд и соответствен»о величина генерируемого тока. В качестве внешней цепи 4, используется индуктивная нагрузка, например высокочастотный трансформатор с ферритовым магнитопроводом.

Заземление одного из электродов 2 злектрета 1, соединенного через внешнюю цепь 4 с одним из электродов 6 полярного диэлектрика 5, обеспечйвает улучшение деполяризации накопленного в полярном диэлектрике 5 разряда, а также .исключает появление наводок.

Устройство работает следующим образом, При замыкании общего и размыкаюшего зажимов контактной группы коммутатора 3, в качестве ко торого може т бы ть использовано микромошное быстродействующее реле, полярный дизлекгрик 5, вследствие действия на него электрического поля инпукпионныx на жест ко связанных электродах 6 зарядов, обусловленных зарядами противополярных электродов 2 злектрета 1, поляризуется указанной на фигуре полярностью с пояьчением результирующего электрического момента P и заряда б„нд.В нагрузке (первичной обмотке высокочастотного трансформатора) в течение врелтени действия электрического поля злектрета 1 на полярный диэлектрик 5 — „ будет протекать ток инд P (+) dt где Р= Е, (Г-1) Š— вектор поляризации полярного диэлектрика 5.

При последующем замыкании общего и замыкающего зажимов контактной группы коммутатора 3 в течение времени происходит деполяризация накопленного на полярном диэлектрике 5 заряда би через нагрузку 4 - первичную облатку высокочастотного трансформатора, При этом через нагрузку 4 при условии, что время 1 =Ф. протекает в обратном направлении ток деполяризации заряда и„ З(равный 3 (+> т.е. и нд Р

Э ь

Периодическое подключение с помощью контактной группы коммутатора 3 противопоцярных электродов 2 электрета 1 к электродам 6 полярного диэлектрика 5, соединенного с внешней цепью 4, и последующее замыкание полярного диэлектрика 5 контактной группой коммутатора .

3 на внешнюю цепь - высокочастотный

978329

ВНИИПИ Заказ 9240/74 Тираж 959 Подписное

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 трансформатор 4 обеспечивает проте-г кание во внешней цепи 4 переменного тока.

Формула изобретения

1. Способ генерирования тока электретом путем воздействия на внешнее электрическое поле электрета и электри- 10 ческий заряд его электродов, о т л и— ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения величины генерируемого тока, внешнее электрическое поле электрета сохраняют постоянным, а электрический за- 1S ряд электродов, которым воздействуют на релаксационно-поляризуемую среду, изменяют по периодическому закону.

2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержашее электрет с электродами и внешнюю цепь,. о т л ич а ю ш е е с я тем, что. оно снабжено полярным диэлектриком, имеюшим жестко связанные с ним электроды, которые соединены посредством коммутатора через внешнюю цепь с двумя разнополярными электродами электрета.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Губкин А. H. "Жектреты", 1978, с. 167.

2, Там же, с. 96-97.