Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ГЕНЕРИРОВАНИЯ ТОКА ЭЛЕКТРЕТОМ(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Сычик Василий Андреевич Сычик Андрей Васильевич Предко Юрий Иванович Лапицкая Виктория Ростиславовна(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) Устройство генерирования тока электретом, содержащее электрет, электроды, один из которых нанесен на одну из заряженных поверхностей электрета и электрически связан с заземляющей цепью, полярный диэлектрик и электронный коммутатор, отличающееся тем, что на незаземленной с противоположной полярностью поверхности электрета последовательно послойно размещены экранирующий электрод, полярный диэлектрик и токосъемный электрод, причем экранирующий электрод посредством электронного коммутатора соединен с заземляющей цепью, токосъемный электрод соединен с одним из выводов нагрузки, представляющей параллельный -контур, второй вывод которой соединен с заземляющей цепью, при этом резонансная частота нагрузки соответствует частоте коммутации электронного коммутатора, период коммутации которого равен времени релаксации системы полярный диэлектрик-нагрузка. 5549 1 Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в системах управления, радиовещания, связи и космических аппаратах для автономного питания электронных приборов, интегральных микросхем и других элементов. Известно устройство генерирования тока электретом 1, содержащее электрет, электрод,металлический экран с приводом вращения. Устройство обладает сложной конструкцией,включающей привод вращения экрана и низкий выходной ток (единицы микроампер). В 2 описано устройство генерирования тока электретом, которое содержит электреты с неподвижными электродами, секторообразный заземленный экран, привод вращения экрана, полярный диэлектрик с электродами и внешнюю цепь. Данное устройство также обладает сложной конструкцией, включающей привод вращения экрана и низкую выходную мощность генерируемого напряжения. Прототипом предлагаемого изобретения является устройство генерирования тока электретом, представленное в 3. Устройство содержит электрет с электродами и внешнюю цепь, причем оно снабжено полярным диэлектриком, имеющим жестко связанные с ним электроды, которые соединены посредством коммутатора через внешнюю цепь с двумя разнополярными электродами электрета. Недостатками устройства-прототипа являются 1. Сложность конструкции, связанная с наличием отдельной электрической цепи с релаксационно-поляризуемой средой 2. Невысокие значения выходного тока и выходной мощности, вследствие того, что на релаксационно-поляризуемую среду (полярный диэлектрик) воздействуют не электрическим полем электрета, а электрическим зарядом электродов электрета, величина которого существенно снижается в цепи электрет-коммутатор-электрод полярного диэлектрика. Техническим результатом изобретения является повышение выходного тока и мощности устройства. Поставленная задача достигается тем, что в устройстве генерирования тока электретом,содержащем электрет, электроды, один из которых нанесен на одну из заряженных поверхностей электрета и электрически связан с заземляющей цепью, полярный диэлектрик и электронный коммутатор, на незаземленной поверхности электрета последовательно послойно размещены экранирующий электрод, полярный диэлектрик и токосъемный электрод, причем экранирующий электрод посредством электронного коммутатора соединен с заземляющей цепью, токосъемный электрод соединен с одной из выводов нагрузки, представляющей параллельный -контур, второй вывод которой соединен с заземляющей цепью,при этом резонансная частота нагрузки соответствует частоте коммутации электронного генератора, период коммутации которого равен времени релаксации системы полярный диэлектрик-нагрузка. Сущность изобретения поясняет чертеж, где на фиг. 1 представлена структурная схема устройства генерирования тока электретом, а на фиг. 2 изображена форма тока в нагрузке. Устройство генерирования тока электретом состоит из электрета 1, на одной из сторон которого, например, заряженной отрицательной полярностью, нанесен металлический электрод 2, электрически связанный с заземляющей цепью 3. На незаземленной поверхности электрета 1 последовательно и послойно размещены экранирующий электрод 4, полярный диэлектрик 5 и токосъемный электрод 6, который электрически связан с одним из выводов нагрузки, представляющей индуктивность 7 (первичную обмотку трансформатора) и параллельно подключаемую индуктивности 7 емкость 8. Нагрузка представляет параллельный -контур. Второй вывод нагрузки, т.е. параллельного -контура электрически соединен с заземляющей цепью 3. Выходное напряжение снимается со вторичной обмотки трансформатора.Экранирующий электрод 4 контактной группой 9 электронного коммутатора соединен с заземляющей цепью 3. Электрет 1 выполнен из материала с высоким поверхностным зарядом , например,из полиметилметакрилата с напряженностью поля Е 2104 В/см. В качестве полярного 2 5549 1 диэлектрика 5 используется титанат стронция с 200 и стабильными электрическими параметрами. Металлические электроды 2 и 6 наносятся соответственно на электрет 1 и полярный диэлектрик 5 обычно из А 1 либо системы - толщиной 0,52 мкм. Экранирующий электрод 4 толщиной 0,050,5 мкм формируется из . Размеры электрета 1,полярного диэлектрика 5, сформированного толщиной 0,32 мкм, обусловливаются габаритными размерами устройства в целом с учетом того, что с ростом площади электрета 1 и полярного диэлектрика 5 пропорционально возрастает величина генерируемого тока. В качестве нагрузки используется параллельно соединенный по первичной обмотке емкостью высокочастотный трансформатор с ферритовым магнитопроводом. Емкостью является керамический конденсатор с низким ТКС и высокими стабильными диэлектрическими параметрами. Заземление экранирующего электрода 4 контактной группой 9 электронного коммутатора улучшает деполяризацию полярного диэлектрика 5, усиливает эффект генерирования тока по механизму экспонирование-экранирование. В качестве электронного коммутатора используется микромощное герконовое реле. При разомкнутой контактной группе 9 электронного коммутатора (на стадии экспонирования) экран 4 является прозрачным для электрического поля электрета 1 и полярный диэлектрик 5 поляризуется полем электрета 1 указанной на фиг. 1 полярностью с появлением результирующего электрического момента Р и заряда инд. В индуктивности 7 - первичной обмотке трансформатора и цепи емкости 8 будет протекать суммарный токинд 1 где Р 0(-1).- вектор поляризации полярного диэлектрика 5- относительная диэлектрическая проницаемость полярного диэлектрика Е - электрическое поле электрета. При этом время 1 соответствует времени релаксации полярного диэлектрика 5, соединенного с -контуром, то есть появлению в полярном диэлектрике 5 максимального электрического момента Р. При последующем замыкании контактной группой 9 экранирующего электрода 4 на заземляющую цепь 3 (на стадии экранирования) он становится непрозрачным для электрического поля электрета 1. Полярный диэлектрик 5 в течение времени экранирования 2 деполяризуется, его заряд инд снижается до нуля и во внешней цепи течет ток деполяризации заряда инд 1(-) в обратном направлении и равный , т.е.инд( ),(1) 2 при условии, что 21. При этом 2 также соответствует времени релаксации полярного диэлектрика 5, соединенного с -контуром, т.е. за время 2 максимальный электрический момент Р полярного диэлектрика 5 снижается до нуля. Для получения в индуктивности 7(первичной обмотке трансформатора) максимального тока 1, создающего магнитодвижущую силу 1, где- число витков первичной обмотки трансформатора, т.е. максимальные выходные мощность и ток, -контур нагрузки настраивается в резонанс на частоту коммутации контактной группы 9 электронного коммутатора, период повторения которого Тк 12/. Следовательно, резонансная частота нагрузки 0 соответственно равна частоте коммутацииэлектронного коммутатора, т.е. 0, а период повторения частоты электронного коммутатора Тк, включающий фазы экспонирования и экранирования с временами 1 и 2 равен времени релаксации системы полярный диэлектрик 5 - нагрузка типа -контур (Тк 12). В этом случае наблюдается резонанс токов в контуре и в первичной обмотке трансформатора протекает максимальный ток 1. Периодическое экспонирование и экранирование контактной группой 9 электронного коммутатора в течение времени 1 и 2 цепи электрет 1 - полярный диэлектрик 5 с частотой 0 обеспечивается протекание в индуктивности 7 нагрузки максимального тока и соответственно 3 5549 1 генерирование во вторичной обмотке трансформатора напряжения максимального по величине переменного тока, форма которого показана на фиг. 2. Создан лабораторный макет устройства генерирования тока электретом в соответствии со структурной схемой, представленной на фиг. 1. Электрет изготовлен из полиметилметакрилата толщиной 2 мм с рабочей площадью 1 см 2. Диэлектрик выполнен из титаната стронция с 200. Время релаксации системы полярный диэлектрик 5 - нагрузка типа -контур 1210-3 с, частота коммутацииэлектронного коммутатора составила 500 Гц, причем резонансная частота -контура - нагрузки 0500 Гц. Ток короткого замыкания во вторичной обмотке высокочастотного трансформатора достигал значения 1,2-1,5 А, что практически на порядок выше, чем ток во внешней цепи, генерируемый устройством-прототипом. В среднем на эту же величину возрастает генерируемая предложенным устройством электрическая мощность. Лабораторный макет устройства генерирования тока электретом прошел испытания и показал высокие физико-энергетические свойства. Промышленное освоение предлагаемого устройства генерирования тока электретом возможно на предприятиях электротехнической промышленности. Источники информации 1. Губкин А.Н. Электреты. - М. Наука, 1978. - С. 167. 2. А.с. СССР 828934, МПК,02 11/00. 3. А.с. СССР 978329, МПК, Н 03 К 3/45. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4

МПК / Метки

МПК: H03K 3/45

Метки: устройство, электретом, тока, генерирования

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-5549-ustrojjstvo-generirovaniya-toka-elektretom.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Устройство генерирования тока электретом</a>

Похожие патенты