[發(fā)明專利]壓電-電磁復(fù)合式振動能量收集器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711292705.5
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN107947633B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃曉東;黃見秋;黃慶安
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02K35/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 李明

1.一種壓電-電磁復(fù)合式振動能量收集器，其特征在于，其包括：

相互堆疊的第一襯底、第二襯底和第三襯底；所述第一襯底、所述第三襯底經(jīng)刻蝕分別形成第一、第二懸臂梁結(jié)構(gòu)，其中所述第一襯底的下表面形成有第一凹槽、所述第一凹槽上方為第一懸臂梁結(jié)構(gòu)，所述第三襯底的上表面形成有第二凹槽、所述第二凹槽下方為第二懸臂梁結(jié)構(gòu)；所述第二襯底的上、下表面相對應(yīng)的位置形成有第三凹槽和第四凹槽，所述第三凹槽和所述第四凹槽之間間隔第二襯底薄膜；所述第三凹槽中設(shè)置有永磁體；所述第一凹槽與所述第三凹槽相對堆疊，所述第二凹槽與所述第四凹槽相對堆疊；所述第一懸臂梁結(jié)構(gòu)的外側(cè)表面設(shè)置有第一壓電-電磁復(fù)合拾振結(jié)構(gòu)，所述第二懸臂梁結(jié)構(gòu)的外側(cè)表面設(shè)置有第二壓電-電磁復(fù)合拾振結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述壓電-電磁復(fù)合式振動能量收集器，其特征在于，還包括設(shè)置在所述第一懸臂梁結(jié)構(gòu)末端的第一質(zhì)量塊，和/或還包括設(shè)置在所述第二懸臂梁結(jié)構(gòu)末端的第二質(zhì)量塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述壓電-電磁復(fù)合式振動能量收集器，其特征在于，所述第一壓電-電磁復(fù)合拾振結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述第一懸臂梁表面的第一壓電層與第一電感線圈層；和/或所述第二壓電-電磁復(fù)合拾振結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述第二懸臂梁表面的第二壓電層與第二電感線圈層；所述第一壓電層、所述第二壓電層分別與所述第一電感線圈層、所述第二電感線圈層相絕緣隔離。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述壓電-電磁復(fù)合式振動能量收集器，其特征在于，所述第一凹槽、所述第二凹槽、所述第三凹槽、所述第四凹槽的表面設(shè)置有絕緣層。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電-電磁復(fù)合式振動能量收集器，其特征在于，所述第一壓電層包括第一壓電材料層以及形成在該第一壓電材料層的上、下表面的上、下電極；和/或所述第二壓電層包括第二壓電材料層以及形成在該第二壓電材料層的上、下表面的上、下電極。

6.一種壓電-電磁復(fù)合式振動能量收集器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

選擇第一襯底，刻蝕所述第一襯底的下表面，形成第一凹槽結(jié)構(gòu)；

在所述第一襯底與所述下表面相對的上表面沉積第一壓電層；

在所述第一壓電層上方沉積并刻蝕形成第一電感線圈層；

刻蝕所述第一襯底的上表面，形成第一懸臂梁結(jié)構(gòu)；

選擇第二襯底，刻蝕所述第二襯底的上、下表面，形成第三凹槽結(jié)構(gòu)、第四凹槽結(jié)構(gòu)，所述第三凹槽結(jié)構(gòu)和所述第四凹槽結(jié)構(gòu)間隔殘留的所述第二襯底相對設(shè)置；在所述第二襯底的上表面形成的所述第三凹槽結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝永磁體；

選擇第三襯底，執(zhí)行與所述第一懸臂梁結(jié)構(gòu)相同的制備步驟形成第二懸臂梁結(jié)構(gòu)；其中所述第三襯底的上表面形成有第二凹槽、所述第二凹槽下方為第二懸臂梁結(jié)構(gòu)；將所述第一襯底的第一凹槽結(jié)構(gòu)正對所述第二襯底的第三凹槽結(jié)構(gòu)、所述第二襯底的第四凹槽結(jié)構(gòu)正對所述第三襯底的第二凹槽結(jié)構(gòu)進行組裝，制成所述壓電-電磁復(fù)合式振動能量收集器。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓電-電磁復(fù)合式振動能量收集器的制備方法，其特征在于，還包括以下步驟：在所述第一凹槽結(jié)構(gòu)、所述第二凹槽結(jié)構(gòu)、所述第三凹槽結(jié)構(gòu)、所述第四凹槽結(jié)構(gòu)表面沉積絕緣層。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓電-電磁復(fù)合式振動能量收集器的制備方法，其特征在于，還包括以下步驟：在所述第一懸臂梁結(jié)構(gòu)末端、所述第二懸臂梁結(jié)構(gòu)末端安裝質(zhì)量塊。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓電-電磁復(fù)合式振動能量收集器的制備方法，其特征在于，所述組裝包括鍵合工藝。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓電-電磁復(fù)合式振動能量收集器的制備方法，其特征在于，沉積所述第一壓電層包括沉積下電極、壓電材料層、上電極的步驟。