[發明專利]壓電震動發電裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201310004914.0
• 申請日: 2013-01-07
• 公開（公告）號: CN103916048B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發明（設計）人: 馮淑蘭;彭春雷
• 申請（專利權）人: 北京嘉岳同樂極電子有限公司
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H01L41/29;H01L41/313
• 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

本發明涉及微能源技術領域，尤其涉及一種壓電震動發電裝置及其制造方法。

背景技術

隨著微納機電系統（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。傳統做法是使用電池，但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，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應運而生，其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，從而在相應的系統中產生電力輸出。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，不論哪種微型發電裝置，使用粘接劑進行裝配生產是一種常用手段，這就存在著裝配精度差、質量不穩定及裝配成本高的問題。

因此，有必要提供一種裝配精度高、生產效率高且成本低的壓電震動發電裝置以及其制造方法以解決現有技術的不足。

發明內容

本發明的目的在于提供一種壓電震動發電裝置的制造方法，通過該方法制造壓電震動發電裝置時，裝配精度高、生產效率高且成本低。

本發明的另一目的在于提供一種壓電震動發電裝置，其制造過程中裝配精度高、生產效率高且成本低，且該壓電震動發電裝置的結構簡單，體積小、厚度薄、效能高。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：提供一種壓電震動發電裝置的制造方法，其包括如下步驟：（1）通過激光焊接批量得到壓電組件子單元，在每一個所述壓電組件子單元上裝設壓電片及自由振子以得到壓電組件；（2）提供基座，所述基座呈中空結構，所述基座的中空結構形成容置腔；（3）提供至少兩所述壓電組件，將所述壓電組件相互平行地安裝于所述基座上，并使所述壓電組件的自由振子容置于所述容置腔內；（4）提供底蓋，將所述底蓋對應蓋設于所述基座的兩端；（5）提供至少兩根導電焊針，所述導電焊針與所述壓電組件相連接并穿過其中一所述底蓋從而形成導電電極。

較佳地，上述步驟（1）還具體包括如下步驟：（11）提供一金屬基體板，所述金屬基體板上設置有至少兩個金屬基體；（12）提供一懸臂片板，所述懸臂片板上設置有與所述金屬基體數量相對應的懸臂片；（13）將所述懸臂片板對應裝設于所述金屬基體板上，并使所述懸臂片與所述金屬基體一一對應，并通過定位結構將所述懸臂片板與金屬基體板定位；（14）通過激光焊接將一一對應的至少兩所述懸臂片與所述金屬基體一次性焊接為一體；（15）通過切粒將一一對應焊接為一體的所述懸臂片與所述金屬基體取下從而得到多個壓電組件子單元；（16）提供若干壓電片，在每一個所述壓電組件子單元的懸臂片上粘接多個壓電片，且多個所述壓電片呈放射狀設置；（17）提供多個自由振子，在粘接有壓電片的所述壓電組件子單元的懸臂片上粘接自由振子，且所述自由振子對應粘接于相對于所述壓電片的另一側面的中心位置處，從而形成壓電組件。

較佳地，所述金屬基體板呈片狀結構，所述金屬基體板上設置有至少一個金屬基體條，每個所述金屬基體條上設置有至少兩個金屬基體。

較佳地，所述懸臂片板呈片狀結構，所述懸臂片板上設置有至少一個懸臂片條，每個所述懸臂片條上設置有至少兩個懸臂片。

較佳地，所述懸臂片呈圓形或方形薄片狀，所述懸臂片的中心位置處形成中心活動區，環繞所述中心活動區設置有至少一個彈性臂，所述彈性臂外沿具有呈環形結構的支撐部，所述中心活動區、彈性臂及支撐部之間均具有一定的間隙，所述間隙中均分布有支撐橋以連接相鄰的中心活動區、彈性臂及支撐部。

較佳地，所述彈性臂有若干個，相鄰的所述彈性臂之間均具有一定的間隙，所述間隙中均分布有支撐橋以連接相鄰的所述彈性臂。

較佳地，多個所述壓電片呈放射狀地設置于所述懸臂片上，且多個所述壓電片的兩端分別粘接于所述懸臂片的中心活動區及支撐部，且多個所述壓電片相串聯或并聯。

較佳地，所述壓電片為弛豫鐵電單晶薄膜、壓電纖維薄膜、壓電聚合物薄膜、壓電復合材料薄膜、有鉛壓電陶瓷鋯鈦酸鉛壓電片、鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛壓電片、無鉛壓電陶瓷鈦酸鋇片、無鉛壓電陶瓷片、鈮酸鹽系無鉛壓電陶瓷片或鈮鎳酸鉀壓電片。

較佳地，所述壓電片呈條狀或梯形狀。