电力生成设备及生成方法与流程

本发明涉及用于生成电力的设备，并且具体而言，涉及用于借助于适于将机械能转换为电能的能量生成器来生成电流的设备。

背景技术：

将小规模的机械能量源收集或转换成可用形式的电能是近年来引起极大关注的领域，并且作为一个技术领域已经经历了快速和实质性的发展。

具体而言，已经为大量关注的焦点的一个领域是摩擦电能生成领域。摩擦电效应(也称为摩擦电充电)是接触感应起电，其中，材料在其与不同材料接触后通过摩擦被充电。摩擦电生成基于通过将摩擦电效应与静电感应耦合的方法将机械能转化为电能。已经提出，通过捕获来自诸如步行、随机身体运动、吹风、振动或海浪的源的在其他情况下会被浪费的机械能，利用摩擦电生成来为诸如传感器和智能手机的可穿戴设备供电(参见例如：Wang，Sihong、Long Lin和Zhong Lin Wang的“Triboelectric nanogenerators as self-powered active sensors。”(Nano Energy，11(2005)：436-462)。

摩擦电效应是基于根据其获得电子(变为带负电)或失去电子(变为带正电)的趋势对各种材料进行排列的系列的。这种系列例如在A.F.Diaz和R.M.Felix-Navarro的A semi-quantitative tribo-electric series for polymeric materials:the influence of chemical structure and properties(Journal of Electrostatics 62(2004)277-290)中所公开。创建静电的材料的最佳组合是来自正电荷列表的一种和来自负电荷列表的一种(例如PTFE对铜或FEP对铝)。将玻璃与毛皮摩擦、或通过头发的梳子是摩擦电的来自日常生活中的公知的范例。

在其最简单的形式中，摩擦电式生成器使用两个这种不同材料的片材，一个是电子供体，另一个是电子受体。材料中的一种或多种能够是绝缘体。其他可能的材料可以包括半导体材料，例如包括天然氧化物层的硅。当将材料接触时，电子从一种材料交换到另一种材料，从而在两种材料上感应相互电荷。这就是摩擦电效应。

如果片材然后被分离，则每个片材保持(不同极性的)电荷，由它们之间的间隙隔离，并且建立了电势。如果电极被设置在两种材料表面上，并且电负载连接在它们之间，则片材的任何另外的位移(横向或垂直)将作为响应感应两个电极之间的电流。这仅仅是静电感应的范例。随着两个极板的相应的电荷中心之间的距离增加，因此跨间隙的两者之间的吸引电场减弱，导致两个外部电极之间的增加的电势差，因为经由负载的电荷的电吸引开始克服跨间隙的静电吸引力。

以这种方式，摩擦电式生成器通过在两个主要物理机制之间的耦合将机械能转换为电能：接触起电(摩擦起电)和静电感应。

通过周期性地增加和减少极板的电荷中心之间的相互分离，因此作为响应能够感应出在板之间来回流动的电流，从而生成跨负载的交流电流。

最近，已经开发出一种利用这种效应的用于功率生成(能量收集)和功率转换的新兴的材料技术，如在Wang，Z.L的“Triboelectric nanogenerators as new energy technology for self-powered systems and as active mechanical and chemical sensors”(ACS nano 7.11(2013)：9533-9557)中所公开的。基于这种效应，已经开发出摩擦电式生成器(“TEG”)的若干设备配置。

自2012年它们被首次报告，TEG的输出功率密度已经被很大地改进。体积功率密度可以达到每立方米400千瓦以上，已经展示出～60％的效率(同上)。除了高输出性能外，TEG技术承载许多其他优点，例如低生产成本、高可靠性和鲁棒性，以及低环境影响。

TEG可以用作电力生成器，即从例如振动、风、水、随机身体运动进行能量收集，或者甚至将机械可用功率转换为电力。所生成的电压是功率信号。

TEG可以大致划分为四个主要操作类别。

第一操作模式是垂直接触分离模式，其中，两个或多个极板通过施加的力循环地被带入或脱离接触。例如，这可以在鞋子中使用，其中，由用户在他们迈步时施加的压力被用于使极板进入接触。Peng Bai等人的文章“Integrated Multilayered Triboelectric Nanogenerator for Harvesting Biomechanical Energy from Human Motions”(ACS Nano，2013 7(4)，第3713-3719页)中已经描述了这样的设备的一个范例。此处，设备包括在之字型(zig-zag)形状衬底上形成的多层结构。设备基于由于接触起电的表面电荷传输来操作。当向结构施加压力时，之字型形状被压缩，以在不同层之间创建接触，并且当压力释放时接触被释放。收集的能量能够例如用于对移动便携式设备的充电。

第二操作模式是线性滑动模式，其中，极板被诱导成相对于彼此横向滑动，以便改变它们之间的交叠区。跨平板感应出电势差，其具有与总交叠区的变化率成比例的瞬时幅度。通过重复地使极板进入和脱离彼此的相互交叠，可以跨板之间连接的负载建立交流电流。

已经开发的线性滑动模式TEG的一个特定子集是旋转盘TEG，所述旋转盘TEG能够在接触(即连续摩擦充电和静电感应)或非接触(即，初始接触起电后的仅静电感应)模式两者下进行操作。旋转盘TEG通常包括至少一个转子和一个定子，每个被形成为一组间隔开的圆形扇区(分段)。当两个盘相对于彼此旋转时，扇区交叠然后分离。如上所述，可以在两个横向滑动的-反向充电的-层之间感应出电流，所述电流具有与交叠区的变化率成比例。随着转子的每个连续间隔的扇区进入与给定的定子扇区交叠并且然后脱离交叠，因此在两个扇区极板之间感应出电荷。当存在负载时，这意味着电流将初始地在极板的交叠增加时在第一方向上流动，并且然后在极板的交叠减少时在相反的方向上流动。

在文章“Freestanding Triboelectric-Layer-Based Nanogenerators for Harvesting Energy from a Moving Object of Human Motion in Contact and Non-Contact Modes”(Adv.Mater.2014，26，2818-2824)中公开了一种使得能够从滑动运动中收集能量的设计。独立的可移动层在一对静态电极之间滑动。可移动层可以被布置为不与静态电极接触(即在静态电极上方的小间距处)，或者其可以进行滑动接触。

第三操作模式是单电极模式，其中，一个表面例如接地-例如地板道路-并且负载被连接在该第一表面与接地之间(参见例如Yang，Ya等人的“Single-electrode-based sliding triboelectric nanogenerator for self-powered displacement vector sensor system(ACS nano 7.8(2013)：7342-7351))。第二表面-未与第一表面电连接-被带入与第一表面接触并对其进行摩擦充电。随着第二表面然后从第一表面移动离开，第一表面中的过量电荷被驱动到接地，从而提供跨负载的电流。因此，在这种操作模式中使用仅单个电极(在单个层上)来提供输出电流。

第四操作模式是独立的摩擦电层模式，其被设计为从没有对其做出电连接的任意移动的对象收集能量。例如，该对象可以是经过的汽车、经过的火车、或鞋子(再次参见“Triboelectric nanogenerators as new energy technology for self-powered systems and as active mechanical and chemical sensors.”(ACS nano 7.11(2013)：9533-9557))。

还有摩擦电式生成器的另外的设计，例如基于接触起电的双拱形配置。压力使得拱形关闭以在拱形层之间实现接触，并且当压力释放时拱形返回到开放形状。还提出了形成为用于从环境振动捕获能量的谐波谐振器的摩擦电式生成器。

现有技术的摩擦电式生成器(如例如由佐治亚理工学院提出的)目前仅能够展示几毫瓦范围内的低功率输出。具体而言，TEG的典型输出功率目前包括几百伏范围内的电压水平和例如几十到几百微安的亚毫安电流水平。尽管摩擦电生成具有吸引力，但当输出功率需要针对实际应用转换时，其变得具有挑战性。

此外，已知TEG的输出通常包括高电压脉冲的高频率的有规律的重复模式。这是与相对高的运动速率相结合的在已知设备中的电极的周期性布局的结果。

这样的高电压以及常常高频率输出不适合作为用于最常见的实际应用中的许多的直接电源，并且在它们能够用于向部件供电之前通常需要借助于一个或多个变压器或放大器电路的转换。例如，输出需要被转换为较低的电压和较高的电流水平，例如：在5V和几毫安的范围内。在功率转换阶段之前，能量通常存储在诸如负载电容器的存储元件中。

功率生成器的公共理解的方面是最大输出功率能够通过将该输出电容器(或者更一般地，输出阻抗)与生成器的内部阻抗匹配来优化。公知地，负载电容器的选择对于应用而言是非常重要的。例如，这在Niu等人的“Optimization of Triboelectric Nano generator Charging Systems for Efficient Energy Harvesting and Storage”(IEEE Transactions on Electron Devices,62,2,(2015))中被描述。然而，这样的阻抗匹配对于递送宽范围波动的输出信号的功率生成器变得不切实际。

存在以相似原理操作的其他各种生成器(例如基于驻极体的)，但没有特别地利用摩擦电效应。这些还能够具有提供不适于直接驱动通用微控制器类型的部件的高电压输出的该相同缺点。这样的生成器通常能够包括通过两个或多个带电元件的相对运动而操作的任何功率生成器，包括例如基于感应的生成器，所述基于感应的生成器通过静电感应生成电力，但不通过相互移动的元件的摩擦充电来操作。压电能量收集布置是另外的范例。

因此需要一种从摩擦电式生成器或其他高压能量收集技术到负载电容器或能量存储电容器的改进的能量传输。

技术实现要素：

本发明由权利要求定义。

根据本发明的方面，提供了一种用于生成电力的设备，包括：

电力生成器，其被配置为使用电荷感应来生成输出电流；以及

负载电容器，其用于响应于所述输出电流而存储电荷，

其中，所述负载电容器具有随着跨所述负载电容器的电压而增加的电容。

增加电容的效应是限制所生成的输出电压，但同时在电压初始低时响应于电流而实现电压的快速初始增加。这种设备因此改进了充电效率。当能量生成涉及电力生成器的激活的多次爆发时，这是特别感兴趣的。

负载电容器例如基于非线性电介质材料，以便实现电容的期望的电压相关性。材料也可以对负载电容匹配较不敏感，例如，一种设计可以覆盖应用的更宽范围。具体而言，通过具有负载电容器上的较平坦的电压，阻抗匹配被改进。

在产生高电压但仅低电流的功率生成应用中，布置降低所需要的功率转换电路的复杂性。

可以提供整流器来对输出电流进行整流。例如，整流器可以是全桥或单桥整流器。

在电力生成器的最大输出电压下，所述负载电容器的电容可以比在最大输出电压的10％处高至少50％。这意味着与将从恒定电容产生的线性斜坡相比，电压概况(响应于恒定的注入电流)显着地平坦。针对电力生成器的最大输出电压，所述负载电容器的电容可以是在最大输出电压的10％处的电容至少两倍或者三倍以上。通过范例，在电容器的整个操作范围上，负载电容器的电容可以通过3至5的范围内的因子而变化。

电力生成器可以包括第一组生成元件和第二组生成元件，所述第一组生成元件和所述第二组生成元件中的至少第一组被配置为保持电荷，并且所述第一组和所述第二组被配置为能够相对于彼此移动，以生成输出电流。这样的布置可以基于静电充电来操作。

在第一组范例中，电力生成器包括摩擦电式生成器。其可以采取各种形式。通常，摩擦电式生成器的特征在于，第一组和第二组生成元件之间的相对电荷借助于物理接触的间歇时段来建立和维持，在此期间，在每个组的元件上建立相互电荷(摩擦充电的过程)。生成元件包括摩擦电活跃的材料(其形成“摩擦电系列”的部分)。

备选范例可以利用感应式生成器或驻极体式生成器。

电力生成器优选地可利用接触模式与非接触模式之间的循环操作在接触模式和非接触模式中操作。该循环操作产生在零值和最大正值和负值之间频繁波动的输出电压。该类型的电压概况具体而言受益于由非线性负载电容器实现的电压平坦化。

一些类型的摩擦电式生成器事实上特征在于这些短电压脉冲，诸如垂直接触分离模式设备和轻敲模式设备。然而，本发明具体地对经历随机或周期性循环加载事件并且在接触或非接触模式中操作的任何摩擦电式生成器或其他电荷感应式生成器感兴趣。

负载电容器例如包括具有随着施加的电场增加而增加的介电常数的材料。

针对该材料的一些范例是：

电活性聚合物材料；或者

弛豫铁电体材料；或者

压电陶瓷；或者

复合聚合物材料。

根据本发明另一方面的范例提供了一种用于生成电力的方法，包括：

使用电力生成器利用电荷感应生成输出电流；并且

响应于输出电流而在负载电容器上存储电荷，

其中，所述负载电容器具有随着跨负载电容器的电压而增加的电容。

基于非线性电介质的该可变电容简化了所述生成器的输出功率的处理。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的范例，其中：

图1以示意形式示出了用于生成电力的设备；

图2示出了图1的设备的电路元件；

图3示出了使用具有根据电压变化的电容的负载电容器的效应；

图4示出了用于负载电容器的第一范例的电容-电压特征；

图5示出了用于负载电容器的第二范例的电容-电压特征；并且

图6示出了用于负载电容器的第三范例的电容-电压特性。

具体实施方式

本发明提供了一种用于生成电力的设备(和方法)，包括配置为使用电荷感应生成输出电流的电力生成器。负载电容器用于响应于经整流的输出电流而存储电荷，其中，负载电容器具有随着电压而增加的电容。这意味着存储在负载电容器上的电压在其被充电和放电时变得更平坦；在相对放电状态下，电容减小，从而基于所存储的电荷给出相对较大的电压，并且在相对充电状态下，电容增加，从而基于所存储的电荷给出相对较小的电压。这使得针对实际使用更容易地处理输出。

图1以示意形式示出了用于生成电力的设备10。其包括被配置为使用电荷感应生成输出电流的电力生成器12。如果功率生成器生成具有两者极性的信号(即，在某些时间处在一个方向上流动并在其他时间处在相反方向上流动的电流)，则使用整流器14来提供经整流的输出。

负载电容器16被提供用于响应于(经整流的)输出电流而存储电荷。负载电容器具有随电压而增加的电容。

确定用于存储所生成的电流的最佳输出电容器以及将能量递送至负载需要折中。如果负载电容器与生成器12的内部阻抗相比为高，则在充电期间所生成的电压的电压降的大的部分将在生成器内，这意味着存在功率损失。另一方面，如果负载电容器与生成器的内部阻抗相比为低，则输出电压将朝向生成器的开路电压快速增加，并且将没有电流流向输出，因而限制了传输到负载电容器的能量的总量。

图2示出了图1的设备的电路元件。生成器12包括电荷感应系统18，电荷感应系统18具有由电容器20表示的其自身的内部阻抗。

整流器14被示出为包括二极管D1至D4的全桥二极管整流器，负载电容器16跨输出端子被提供。

在常规系统中，负载电容器是具有作为电压函数的接近恒定电容的电容器，并且甚至具有电容和电压之间的轻微的负相关。代替地，本发明利用非线性元件来形成电容器16，例如电响应材料，并且具体地针对其，当电压增加时电容增加，即，强的正相关。这使得功率传输效率在充电过程期间能够被显著改进。

在初始充电处，电压将迅速增加，并且随着电压进一步增加，电容增加，从而得到几乎恒定的电压。此外，这样的响应材料电容器的该性质也将有益于限制输出电压达到不切实际的值。

图3示出了正在将电流递送至常规电容器并且然后递送至响应材料电容器的摩擦电式生成器的模拟模型的结果。

顶部曲线图示出了基于恒定充电电流的随时间的输出功率(输出电流和电压的乘积)。常规电容器的充电如曲线图30所示，并且可变电容器的充电如曲线图32所示。

底部曲线图示出了随时间的输出电压，同样基于恒定的充电电流。常规电容器的充电如曲线图34所示，并且可变电容器的充电如曲线图36所示。

模拟结果示出了通过使用非线性响应材料作为用于摩擦电式生成器的负载电容器的能量传输的益处。尽管常规电容器随着电压增加而在电容中稍微减小(但以几乎可以忽略的量)，但响应材料却是相反的：其显著增加电容。结果，跨响应材料电容器的电压以指数方式增加，并且因此比在充电相期间具有线性斜率的正常电容器快得多。初始地，当跨电容的电压为低时，生成器的输出电流由生成器的内部阻抗限制。

当跨负载电容器的电压增加时，生成器的输出功率(以及朝向输出的能量传输)增加。由于跨响应材料电容器的电压比跨常规电容器的电压增加得快，因此在较短的时间段内实现朝向响应材料电容器的较高的能量传输。

该优点主要适用于例如在自供电开关中的间歇操作，其中，跨负载电容器的电压需要从接近零伏充电。

对于具有连续输出功率的连续操作，由于负载阻抗需要与生成器内部阻抗匹配，因此该方法较不重要。然而，即使在连续能量收集的应用中，如果应用间歇性负载，使用响应材料作为负载电容器的优点仍然是有益的。然而，这种方法对负载电容器需要从接近零伏充电的应用是最感兴趣的。

针对生成器和可变电容器有各种选择。将首先讨论电容器。

合适的材料包括具有作为所施加的电场的函数的增加的介电常数的材料。已知这样的材料包括：

特定电活性聚合物材料，例如聚偏二氟乙烯(PVDF)弛豫铁电体(PVDF-TrFE-CTFE)，其中，TrFE为三氟乙烯，并且CTFE是三氟氯乙烯或反铁电体聚合物，如某些咪唑类，包括：2-三氟甲基苯并咪唑(TFMBI)、2-二氟甲基苯并咪唑(DFMBI)和2-三氯甲基苯并咪唑(TCMBI)；

陶瓷，诸如：

弛豫铁电体材料，如单晶铌酸铅镁-钛酸铅(PMN-PT)和Pb(Zn(l/3)Nb(2/3))O(3-x)PbTiO(3)(PZN-PT)陶瓷；

压电陶瓷，诸如锆钛酸铅(PZT)、钙钛矿(PbZrO3)和无铅材料，诸如BNK-BT(用钾和钡修改的钛酸铋钠(Bi_0.5Na_0.5TiO₃，BNT))以及

(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xLiNbO3(KNN-LN)；

反铁电体陶瓷，诸如：Pb(Sn_x，Zr_y，Ti_z)O₃和相关陶瓷，包括纯陶瓷和陶瓷-玻璃或陶瓷-聚合物复合物。例如从US 7884042已知另外的细节。

聚合物材料与介电或导电材料及其混合物的复合物。

通过范例，US 7884042公开了一种高能量密度的反铁电体材料，包括：

选自包括以下项的组的组成：

Pb(Snx，Zry，Tiz)O3，其中，x+y+z＝100mol％，并且x的范围从0.1到80mol％，y的范围从0到99.9mol％，并且z的范围从0到30mol％；以及

(Pb1-zMz)1-tRt(Sn，Zr，Ti)1-t/4O3，以及

(Pb1-zMz)1-t(3/2)Rt(Sn，Zr，Ti)O3；以及

C[(Pb1-zMz)1-tRt(Sn，Zr，Ti)1-t/4O3]+1-C[Pb1-zMz]1-t(3/2)Rt(Sn，Zr，Ti)O3]；

其中，M是来自包含Sr和Ba的元素的组的具有2+价的离子，其中，z的范围从0至20mol％，并且Sn、Zr和Ti的部分在上述(1)中所指示的范围上变化；其中，R是来自包含La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu的元素的组的具有3+价的离子，t的范围从0至10mol％，C的范围从0至1。

图4示出了用于由电活性聚合物PVDF-TrFE-CTFE形成的多层堆叠的电容-电压特性。基于10秒DC充电时间并使用放电电流积分测量，相比于150V的所施加的电压，电容几乎双倍于低电压电容。

图5示出了针对PZT(钛酸铅锆)材料的合适的陶瓷电容器的范例的电容-电压特性，PZT(钛酸铅锆)材料在施加的电场的情况下显示增加的介电常数。参考Wang等人的文章Piezoelectric and dielectric performance of poled lead zirconate titanate subjected to electric cyclic fatigue(Smart Mater.Struct.21(2012)025009)。图5示出了针对具有50μm厚度的100mm ²的平行极板电容器(或具有相似面积和层厚度的对应多层堆叠结构)的电容值。

图6示出了针对合适的复合材料的电容-电压特性，如在US2011/0140052中所描述的。

三元复合材料包括填充有钛酸钡和导电碳粒子的弹性体基体。

该材料具有随着所施加的电场逐渐增加的介电常数(在100Hz处测量)。例如，由所公开的材料制成的具有6400mm ²面积和150μm厚度的平行极板电容器(或具有等效面积和层厚度的多层堆叠)在10V以下具有约10nF的电容，在150V处具有约50nF的电容。

还存在可以用于产生电容对电压的所期望的相关性的可能的材料的其他范例。

如从上面的范例中的一些所看到的，在最大输出电压下的负载电容器的电容通常可以在50nF到50μF的范围内，并且最大电压通常在100到450V的范围内。

所需的电容和操作电压将强烈地取决于应用的负载。例如：如果100nF的电容器被充电至300V(并放电至200V)，则这使得能够在20毫秒内供应120mW负载。这足以发送无线电消息。

上面的范例利用提供电压与介电常数以及因此电容之间的函数的材料。这种类型的多个电容器可以组合为开关电容器网络的部分。这使得能够进一步控制在电压的操作范围上感应的电容的范围。然后可以针对低电压启用较低的电容，和/或可以针对高电压启用较高的电容。因此，在权利要求1-7和权利要求10-14中，术语负载电容器应当被理解为不限于单个电容器，而是也能够是多个电容器，其中，术语电容因此也不限于单个电容器的电容，而是也能够是电容器的组合的总量。

实际上，使用由常规电容器形成的开关电容器网络也可以实现作为电压的函数的电容的期望的增加。这也可以使得能够实施更大的电容范围，尽管其需要用于根据电压控制开关电容器网络中的开关的控制系统。因此，非线性电介质材料的使用提供更简单的实施方式，而不需要控制系统。

在控制的复杂性和电容函数与所期望事物的紧密度之间能够发现折中。例如，折中可以是具有小数量的非线性电容器(例如仅有两个)的实施方式，因为切换控制的复杂度随后被保持在最小值，同时延长电容函数的可调谐性。

现在将讨论电力生成器的选项。

第一组通用范例包括基于摩擦电的生成器布置。在上面的介绍中已经讨论了摩擦电式生成器的各种不同设计，并且可以采用它们中的每一种。

特别感兴趣的第一范例是旋转盘式摩擦电式生成器。生成器具有转子和定子。转子包括摩擦电材料表面部分或摩擦电电极的圆周布置，以形成第一组生成元件。定子具有摩擦电材料表面部分或摩擦电电极的协同间隔的布置，以形成第二组生成元件。

如前所述，旋转盘TEG是线性滑动模式TEG的特定子集，其中，通过形成在相互旋转的盘元件的相对表面上的摩擦电活性材料的间隔开的圆扇区的连续交叠以及然后的分离来生成功率。

可以在两个横向滑动-带相反电荷-层之间感应电荷，其具有与交叠的区的变化率成比例的幅度。随着转子的每个连续间隔的扇区进入与给定的定子扇区交叠并且然后脱离交叠，从而在两个扇形板之间感应电流，首先当板在交叠中增加时在第一方向上感应电流，然后当板在交叠中减少时在相反方向上感应电流。结果是的交流电：其具有尤其是与摩擦电表面部分的表面积和材料组成相关的峰值幅度，并且具有尤其是与盘之间的旋转的相对速度和摩擦电表面部分的图案的相对间隔或间距相关的频率。

功率生成可以替代地由备选的各种各样的摩擦电式生成器布置来提供。这能够包括例如不同类型的线性滑动模式生成器。

尤其感兴趣的第二范例是以垂直接触分离模式操作的设备，其中，两个或多个极板通过所施加的力循环地被带入或脱离接触。

第二组通用范例使用感应式生成器或异步式生成器。这是已知的交流电(AC)生成器，其使用电磁感应电动机的原理来产生功率。感应式生成器通过比同步速度更快地机械转动其转子来操作。在能量能够利用相对简单的控制进行恢复的应用中，感应式生成器是公知的。

感应式生成器常常在风力涡轮机和一些微型水力发电装置中使用，因为它们能够在变化的转子速度处产生有用的功率。

电磁感应式生成器不适于非常小的功率和低成本的应用，并且备选是静电感应。这实现简单的结构并且以相对低的速度给出高输出电压。有前途的领域是利用驻极体的静电感应的使用，所述驻极体是具有半永久电荷的电介质材料。

基于驻极体的生成器基于驻极体相对于相关联的工作电极的位置来生成电荷流。驻极体在工作电极上感应反电荷，并且在驻极体相对于工作电极的位置的改变生成电荷的移动以及因此输出电流。

图2的电路仅示出了基本电路元件。例如，反应阻抗也可以与电力生成器串联连接以进一步改进电荷传输。

通过研究附图、公开内容和权利要求，本领域技术人员在实践请求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。尽管在相互不同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。