[實用新型]壓電能量采集器

有效

• 申請號: 201420718600.7
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN204190649U
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 李志彪;唐剛;徐斌;楊武;袁丹丹
• 申請（專利權）人: 南昌工程學院
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 王桂名

技術領域

本實用新型涉及能量采集器領域，具體說的是一種壓電能量采集器。

背景技術

近年來，隨著無線技術的不斷進步，使得電子設備和傳感器等系統應用范圍不斷礦大，已廣泛應用于民用、醫學、軍事等領域。傳統的電化學電池供電方式存在著壽命短、需要經常更換、存儲能量有限等缺點，且在某些條件下更換電池過程復雜，成本很高或根本就不可能實現更換。因此，新的供電技術研究顯得非常迫切。

當前，在無線傳感節點等微器件的電能供給上，依然采取著傳統的供能方式，即利用電池作為主要的能量供應裝置。然而，由于無線傳感器網絡節點一般是靜止不動的，隨著網絡分布的廣泛，構成無線傳感網絡的微器件數目越來越龐大，而且有些微器件的工作位置處在野外惡劣環境中，難以再觸及，顯然，電池供電方式越來越難于滿足要求。因此，為了延長電池壽命和減少電子元件體積，人們開始致力于從電子元件周圍環境中吸取能量并轉化為電能方法來代替電池對無線傳感器等微器件進行永久供電的研究。

振動能是自然環境中廣泛存在的一種能量，振動發電機可將其提取并轉化為可直接實用的電能。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種壓電能量采集器。

本實用新型解決其技術問題所采用技術方案是：壓電能量采集器，包括外殼、固定基座、壓板、能量轉換裝置、彈簧和質量塊，所述外殼底部設置有固定基座，所述固定基座包括硅片和二氧化硅層，所述二氧化硅層設置在硅片的上下兩面，所述固定基座上設置有能量轉換裝置，所述能量轉換裝置上方設置有壓板，所述壓板上方連接設置有彈簧，所述彈簧上方連接設置有質量塊,所述能量轉換裝置由電極層、壓電薄膜層和橡膠層組成，所述電極層設置在壓電薄膜層上下兩面，所述電極層和壓電薄膜層之間設置有橡膠層。

作為優選，所述彈簧設置有3根或3根以上。

作為優選，所述外殼上頂面設置有鏤空腔，所述質量塊設置在鏤空腔內，所述質量塊可在鏤空腔內進行上下運動。

本實用新型的有益效果是：本實用新型采用質量塊通過彈簧與壓板組合連接成觸發單元，然后對能量轉換裝置振動作用，從而產生電能，能量采集器的轉換效率明顯提高，從而獲得較高的輸出功率，且其制備方法簡單可靠，能與微加工工藝集成加工，在無線傳感器網絡節點的設計和制作中具有廣泛的應用前景。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖；

圖1為本實用新型的壓電能量采集器的結構示意圖；

圖2為本實用新型能量轉換裝置的結構示意圖；

圖中，1—外殼，2—固定基座，3—壓板，4—能量轉換裝置，5—彈簧，6—質量塊，21—硅片，22—二氧化硅層，41—電極層，42—壓電薄膜層，43—橡膠層。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的優選實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

如圖1-圖2所示，本實用新型的壓電能量采集器，包括外殼1、固定基座2、壓板3、能量轉換裝置4、彈簧5和質量塊6，所述外殼1底部設置有固定基座2，所述固定基座2包括硅片21和二氧化硅層22，所述二氧化硅層22設置在硅片21的上下兩面，所述固定基座2上設置有能量轉換裝置4，所述能量轉換裝置4上方設置有壓板3，所述壓板3上方連接設置有彈簧5，所述彈簧5上方連接設置有質量塊6,所述能量轉換裝置4由電極層41、壓電薄膜層42和橡膠層43組成，所述電極層41設置在壓電薄膜層42上下兩面，所述電極層41和壓電薄膜層42之間設置有橡膠層43。

值得注意的是，所述彈簧5設置有3根或3根以上。

值得注意的是，所述外殼1上頂面設置有鏤空腔，所述質量塊6設置在鏤空腔內，所述質量塊6可在鏤空腔內進行上下運動。

本實用新型采用質量塊通過彈簧與壓板組合連接成觸發單元，然后對能量轉換裝置振動作用，從而產生電能，能量采集器的轉換效率明顯提高，從而獲得較高的輸出功率，且其制備方法簡單可靠，能與微加工工藝集成加工，在無線傳感器網絡節點的設計和制作中具有廣泛的應用前景。