[發明專利]震動發電裝置及其制造方法

無效

• 申請號: 201210317010.9
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102882424A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 馮淑蘭;彭春雷
• 申請（專利權）人: 北京磊岳同泰電子有限公司
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02K35/02;B81C1/00
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;郝傳鑫

技術領域

本發明屬于微能源技術領域，具體涉及一種發電效率高的震動發電裝置。

背景技術

微納機電系統（MEMS、NEMS）技術的快速發展與應用，帶動了無線傳感網絡技術的發展，并在工業、航天、通訊、商業、消費及軍事領域逐步實現了商業化應用，但仍然面臨一個十分嚴重的問題，即如何保障這些無線傳感單元及移動通訊設備的電能供給。傳統工業較為流行的做法是使用電池，由于構成無線傳感網絡及移動通訊設備的單元器件數量龐大，體積微小，位置分散，這就要求其供電器件具有體積小、效能高、易集成、無人值守及不需更換等特點。所以，采用傳統電池已經不能滿足無線傳感網絡及移動通訊設備的發展要求。

因此需要一種可為微納系統提供長期可靠的自供電能的微型發電裝置，通過吸收環境中的機械能（如震動、風能、氣流能等）和/或熱能、太陽能、靜電能等，從而在其相應的系統中產生電力輸出，而現有的微型發電裝置一般包括壓電震動發電裝置、磁電震動發電裝置或靜電震動發電裝置，然而這類發電裝置中往往將震動介質裝在懸臂梁上，這樣，往往由于懸臂彎曲產生的位移小，使得發電效應有限，且懸臂梁尺寸受限也使得震動介質，尤其使得壓電震動發電中的壓電片大小受限，影響發電效率。

因此，急需一種發電效率高的微型發電裝置。

發明內容

本發明的目的是提供一種震動發電裝置，該震動發電裝置可采用不同或者多種方式發電，且發電效率高。

本發明的另一目的是提供一種震動發電裝置的制造方法，該震動發電裝置的制造方法可制造出可采用不同或者多種方式發電，且發電效率高的震動發電裝置。

為了實現上述目的，本發明提供的震動發電裝置包括支架、彈性板、導電焊針和發電部件，所述支架具有具有腔體，且該腔體的一端具有開口；所述彈性板安裝于所述腔體的開口處并使所述腔體支撐所述彈性板的周沿，且所述彈性板的中心安裝有一質量塊，受到震動時所述彈性板和所述質量塊沿垂直所述彈性板的方向運動，所述腔體為所述彈性板和質量塊提供運動空間；所述導電焊針至少有兩根且安裝于所述支架上；所述發電部件包括壓電部件、磁電部件、靜電部件和駐極體部件中的一個、兩個或兩個以上的組合；其中，所述壓電部件包括設于所述彈性板上的壓電片，所述壓電片與所述導電焊針電性連接以輸出電能；所述磁電部件包括設于所述腔體上的至少一組繞組線圈和所述質量塊，所述質量塊為磁鐵，所述繞組線圈與所述導電焊針電性連接以輸出電能；所述靜電部件包括設于所述腔體內且環繞所述質量塊的第一導電膜和設于所述腔體內且以一定間距環繞所述第一導電膜的第二導電膜，所述第二導電膜與所述導電焊針電性連接以輸出電能；所述駐極體部件包括設于所述腔體內且環繞所述質量塊的第一極化膜和設于所述腔體內且以一定間距環繞所述第一極化膜的第二極化膜，所述第二極化膜與所述導電焊針電性連接以輸出電能。

與現有技術相比，一方面，對于無線傳感單元及器件、便攜式設備、植入或分布式系統等許多不能或不便于采用有線供電或無法實現電池充電或燃料更換的電子系統，本發明所述震動發電裝置可通過自供電模式，解決了其能源供給問題，符合無線傳感網絡技術發展的要求。另一方面，本發明所述震動發電裝置的發電部件可包括壓電部件、磁電部件、靜電部件和駐極體部件中的一個、兩個或兩個以上的組合，因此本發明可將這些相對獨立的輸出電力集成在一起對外供電，通過吸收環境中的機械能（如震動、風能、氣流能等）、靜電能等產生電力輸出，為微納系統提供長期可靠的自供電能，延長了器件的使用壽命，大大提高了發電效率，降低了成本，同時也使得該裝置具有微小型化、重量輕的特點，并具有經濟、安全、環保的特點。再一方面，所述彈性板的邊沿支撐于所述支架的腔體上，受到震動或者運動時所述彈性板和所述質量塊沿其垂直方向運動（軸向運動），發電效果好，而且在壓電發電中，可有效增加壓電片的面積，發電效率高。

較佳地，所述腔體呈空心柱狀。

較佳地，所述震動發電裝置還包括安裝于所述腔體內部的阻力系統，所述阻力系統在所述彈性板來回彎曲時對所述彈性板提供阻力，即所述阻力系統在所述彈性板向下彎曲時對所述彈性板提供向上的推力，在所述彈性板向上彎曲時對所述彈性板提供向下的拉力。這樣，受到震動時彈性板帶動質量塊沿垂直彈性板的方向上下震動，當彈性板向下彎曲到下極限位置時，所述阻力系統對所述彈性板提供向上的推力，防止過分位移而損壞彈性板和壓電片，反之，當彈性板向上彎曲到上極限位置時，所述阻力系統對所述彈性板提供向下的拉力以形成一諧振腔，該簡諧振動使得所述質量塊帶動所述彈性板及壓電片往復震動，從而不斷向系統供電。