壓電磁電震動發(fā)電裝置及制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓電磁電震動發(fā)電裝置，其包括中空結(jié)構(gòu)的基座、至少一個(gè)發(fā)電部件及至少兩個(gè)導(dǎo)電焊針，所述發(fā)電部件包括周沿支撐于所述基座上的彈性板和設(shè)于所述彈性板上的壓電片及安裝于所述彈性板中間的自由振子，所述壓電片與所述導(dǎo)電焊針電連接以輸出電能；所述彈性板包括至少一層柔性薄膜和至少一組敷設(shè)于所述柔性薄膜上的線圈，且所述線圈與所述導(dǎo)電焊針電連接以輸出電能。其中，彈性板的周沿支撐于所述基座上，使得所述彈性板在自由振子的作用下沿其軸線震動，共振頻率低、形變大、發(fā)電效率高；再者，本發(fā)明所述彈性板具有較好的柔性和足夠的剛度，防沖擊能力強(qiáng)，發(fā)電效率高，所述彈性板之線圈也使得本發(fā)明可以通過電磁能發(fā)電。
【專利說明】壓電磁電震動發(fā)電裝置及制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種微納電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種壓電磁電震動發(fā)電裝置及制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用，帶動了無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，其中，在工業(yè)，航天，通訊，商業(yè)，消費(fèi)及軍事領(lǐng)域逐步實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用，一個(gè)十分嚴(yán)重的問題是如何保障這些無線傳感單元的電能供給，傳統(tǒng)工業(yè)較為流行的做法是使用電池，由于構(gòu)成無線傳感網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)的單元器件數(shù)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，無人看管及無人值守等特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)電池已經(jīng)不能滿足無線傳感網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)的發(fā)展要求。為此，美國專利US20070284969揭示了一種壓電震動發(fā)電裝置，該裝置利用設(shè)置在一端的重力塊使平板彎曲，敷設(shè)在平版表面的PZT因彎曲變形而產(chǎn)生電能，然而因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)尺寸的限制，因?yàn)閼冶哿旱男巫兇笮∨c桿長及厚度有關(guān)，由于結(jié)構(gòu)及成本的限制，懸臂梁不可能太長，厚度也不能太薄，這就限制了其位移及PZT形變，因而限制了其發(fā)電效率，桿越長，防沖擊效果越差，所以，為滿足輸出的要求，桿盡可能短，這樣，共振頻率就高，因此該裝置所設(shè)PZT的形變小，共振頻率高，輸出效率低，而且，防沖擊效果差。中國專利申請?zhí)?00810023882也揭示了一種壓電震動發(fā)電裝置，該裝置也用貼附在懸臂梁表面的PZT因形變而產(chǎn)生電能，這種方案也有形變小，輸出效率低，防沖擊效果差等不足。本發(fā)明克服了上述不足，而且具有體積小，發(fā)電效率高，制作簡單，易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
[0003]因此，急需一種可以解決上述問題的壓電震動發(fā)電裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種壓電磁電震動發(fā)電裝置，該壓電磁電震動發(fā)電裝置共振頻率低，使振動結(jié)構(gòu)具有高防沖擊能力，且具有較高的發(fā)電效率，可以滿足無線傳感網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)的發(fā)展要求。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供一種壓電磁電震動發(fā)電裝置的制造方法，該方法制造成的壓電磁電震動發(fā)電裝置共振頻率低，使振動結(jié)構(gòu)具有高防沖擊能力，且具有較高的發(fā)電效率，可以滿足無線傳感網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)的發(fā)展要求。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上有目的，本發(fā)明公開了一種壓電磁電震動發(fā)電裝置，該壓電磁電震動發(fā)電裝置包括基座、至少一個(gè)發(fā)電部件及至少兩個(gè)安裝于所述基座上的導(dǎo)電焊針，所述基座呈中空結(jié)構(gòu)，所述發(fā)電部件包括周沿支撐于所述基座上的彈性板、設(shè)于所述彈性板上的壓電片及安裝于所述彈性板中間的自由振子，所述壓電片與所述導(dǎo)電焊針電連接以輸出電能；所述彈性板包括至少一層柔性薄膜和至少一組敷設(shè)于所述柔性薄膜上的線圈，且所述線圈與所述導(dǎo)電焊針電連接以輸出電能。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述彈性板的周沿全部或者部分的支撐于所述基座上，使得壓電磁電震動發(fā)電裝置移動或者晃動時(shí)，所述彈性板在自由振子的作用下沿所述彈性板的軸線(貫穿彈性板的中心且垂直于所述彈性板的直線)方向震動，共振頻率低、形變大、發(fā)電效率高；另一方面，本發(fā)明所述彈性板由柔性材料制成，使得所述彈性板具有較好的柔性，且所述彈性板之柔性薄膜上還鋪設(shè)有線圈，使得所述彈性板具有足夠的剛度，以使所述發(fā)電部件具有高防沖擊能力，發(fā)電效率高；再一方面，本發(fā)明也使得所述線圈構(gòu)成了 W1-FI技術(shù)中的接受端，從而可以通過所述線圈接收W1-FI基站發(fā)射的電磁信號并轉(zhuǎn)換為電信號，本發(fā)明通過敷設(shè)于所述柔性薄膜上的所述線圈吸收環(huán)境中的電磁能如W1-FI信號并轉(zhuǎn)成電壓信號從而儲能或?qū)ν廨敵鲭娔?，提高了該壓電磁電震動發(fā)電裝置的發(fā)電效率。
[0008]較佳地，所述線圈具有若干組，若干組所述線圈相互串聯(lián)和/或并聯(lián)。
[0009]較佳地，所述線圈環(huán)繞所述彈性板的中心且呈螺旋狀布設(shè)。所述線圈環(huán)繞所述彈性板的中心且呈間歇式環(huán)狀分布。
[0010]較佳地，所述線圈具有若干組，每一組所述線圈沿所述彈性板的中心呈放射狀排列布設(shè)，所述若干組線圈相互串聯(lián)和/或并聯(lián)；具體地，每一組所述線圈盤旋地設(shè)于所述柔性薄膜上且呈扇形。
[0011]較佳地，所述線圈環(huán)繞所述彈性板的中心且呈間隔式環(huán)狀分布。當(dāng)然，所述所述線圈還可以通過其他的纏繞、盤旋或鋪設(shè)方法鋪設(shè)于所述柔性薄膜上，例如可以將所述線圈纏繞呈迷宮狀、回字形等。
[0012]較佳地，所述柔性薄膜包括中間活動部、以一定間距環(huán)繞所述中間活動部的邊沿安裝部和位于所述中間活動部和邊沿安裝部之間的布線部，所述線圈全部或者部分敷設(shè)于所述布線部上，結(jié)構(gòu)緊湊。其中，所述布線部通過蝕刻工藝成型于所述柔性薄膜上，一體成型，成本低廉、制作精度高。
[0013]具體地，所述布線部包括若干連接所述中間活動部和邊沿安裝部的筋條，若干所述筋條沿所述中間活動部呈放射狀，所述線圈有若干組且分別設(shè)于兩相鄰所述筋條上，以使所述線圈繞所述中間活動部呈放射狀排列。該方案中所述線圈呈扇形。
[0014]具體地，所述布線部包括若干個(gè)環(huán)繞所述中間活動部的支撐環(huán)，所述中間活動部、若干支撐環(huán)和邊沿安裝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間活動部、支撐環(huán)和邊沿安裝部，所述線圈敷設(shè)于所述支撐環(huán)和支撐橋上，以使所述線圈繞所述中間活動部呈間隔式環(huán)狀分布。
[0015]具體地，所述布線部包括若干個(gè)環(huán)繞所述中間活動部的支撐墻，所述支撐墻呈螺旋狀，所述線圈敷設(shè)于所述支撐墻上，以使所述線圈繞所述中間活動部呈螺旋狀分布。
[0016]上述方案中布線部均為支撐線圈的結(jié)構(gòu)，當(dāng)然，所述布線部也可以包括設(shè)于所述中間活動部和邊沿安裝部之間的布線區(qū)和設(shè)于所述布線區(qū)上的布線槽，所述線圈安裝于所述布線槽內(nèi)。例如，在另一種方案中，所述布線部包括若干環(huán)繞所述中間活動部的環(huán)形凹槽，相鄰兩環(huán)形凹槽之間形成一定環(huán)形間隙，該環(huán)形間隙內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)連接兩環(huán)形凹槽的連接槽，且相鄰兩環(huán)形間隙之間的連接槽位置相對，設(shè)置線圈時(shí)，金屬導(dǎo)線環(huán)繞最外層的環(huán)形間隙并穿過所述連接槽進(jìn)入與下一層環(huán)形間隙，直至最內(nèi)層的環(huán)形間隙，再由最內(nèi)層的環(huán)形間隙纏繞至最外層的環(huán)形間隙，從而形成環(huán)繞所述中間活動部的線圈，當(dāng)每一環(huán)形間隙內(nèi)具有一個(gè)連接槽時(shí)，所述線圈有一組且間歇式環(huán)狀分布，當(dāng)每一環(huán)形間隙內(nèi)的連接槽有兩個(gè)時(shí)，所述線圈具有兩組且呈半圓形，當(dāng)每一環(huán)形間隙內(nèi)的連接槽超過為至少三個(gè)時(shí)，所述線圈具有至少三個(gè)且呈扇形分布于所述中間活動部外。
[0017]較佳地，所述柔性薄膜的背面蝕刻有凹陷槽，所述布線部蝕刻于所述凹陷槽的槽底，該方案使得本發(fā)明所述柔性薄膜厚度薄。
[0018]較佳地，所述壓電片由若干條狀或梯形狀PZT壓電片連接而成，若干所述條狀或梯形狀PZT壓電片沿所述彈性板之中間活動部呈放射狀分布于所述彈性板上。當(dāng)然所述PZT壓電片還可以呈扇形。
[0019]較佳地，所述彈性板還包括覆蓋于所述柔性薄膜和線圈上的保護(hù)層。
[0020]較佳地，所述壓電片一次沉積或者粘結(jié)于所述彈性板上。其中，所述壓電片部分或者全部與所述彈性板連接。
[0021]較佳地，所述底蓋包括上底蓋和/或下底蓋，所述上底蓋和下底蓋的中間分別向容置腔方向凸設(shè)有凸體。所述凸體可對所述彈性板的震動起到限位作用，防止所述彈性板的過載震動而損壞。
[0022]具體地，所述凸體為磁性單元，且所述上底蓋和下底蓋的磁性單元相對面磁極性相反。該方案使得上底蓋之磁性單元和下底蓋之磁性單元之間形成電磁場，所述柔性薄膜上的線圈隨著彈性板的震動上下切割磁力線從而產(chǎn)生電流，增加發(fā)電效率。
[0023]較佳地，所述彈性板上粘接有至少一個(gè)自由振子。工作時(shí)，所述自由振子帶動所述彈性板沿垂直于所述彈性板的方向(即其軸線)作簡諧振動，進(jìn)一步增加所述彈性板震動的幅度，降低所述彈性板震動的頻率，提高發(fā)電效率。所述自由振子包括單個(gè)或多個(gè)永磁體，且多個(gè)永磁體的相鄰兩永磁體之相對面磁極性相反。
[0024]較佳地，所述發(fā)電部件至少有兩個(gè)。該方案中，相對設(shè)置的兩發(fā)電部件共同向外輸出電能，發(fā)電效率高。
[0025]具體地，所述彈性板上粘接有至少一個(gè)自由振子。更具體地，所述自由振子包括單個(gè)或多個(gè)永磁體，且相鄰兩所述彈性板之間的自由振子位置相對且相對面磁極性相反，以使相鄰兩彈性板之間的自由振子相連。該方案中所述自由振子相對推拉對應(yīng)的彈性板，使得所述壓電磁電震動發(fā)電裝置之兩相鄰發(fā)電部件輸出相位相差180度的交流電。
[0026]較佳地，所述柔性薄膜包括塑料、聚合體、聚脂纖維、金屬及氧化物或非金屬及氧化物。
[0027]本發(fā)明還提供了一種壓電磁電震動發(fā)電裝置的制造方法，包括以下步驟:
[0028]提供一基座，所述基座呈中空結(jié)構(gòu)；
[0029]提供一柔性薄膜，在所述柔性薄膜上鋪設(shè)由金屬導(dǎo)線構(gòu)成的線圈，從而制成彈性板；
[0030]提供一自由振子，將所述自由振子安裝于所述彈性板的中間；
[0031]將彈性板的周沿支撐于所述基座上，以使所述自由振子置于所述基座的中空結(jié)構(gòu)，使所述彈性板在自由振子作用下可沿所述彈性板的軸線震動，并在所述彈性上設(shè)置壓電片；
[0032]提供至少兩個(gè)導(dǎo)電焊針，將所述線圈的兩端與所述導(dǎo)電焊針電連接，將所述壓電片與所述導(dǎo)電焊針電連接；
[0033]提供至少一個(gè)底座，將所述底座蓋設(shè)于所述基座的端部并與所述基座形成容置腔，且所述導(dǎo)電焊針穿過所述底蓋而形成兩個(gè)導(dǎo)電電極。【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例中所述壓電磁電震動發(fā)電裝置的立體圖。
[0035]圖2是圖1的剖視圖。
[0036]圖3是圖1的立體分解圖。
[0037]圖4a是圖1中所述彈性板和壓電片安裝示意圖。
[0038]圖4b是圖4a的立體分解圖。
[0039]圖4c是圖4b中所述彈性板的分解示意圖。
[0040]圖4d是圖4b中所述彈性板去除保護(hù)層后的俯視圖。
[0041]圖5a是本發(fā)明第二實(shí)施例中所述彈性板和壓電片安裝示意圖。
[0042]圖5b是圖5a的立體分解圖。
[0043]圖5c是圖5b中所述彈性板之導(dǎo)線層的俯視圖。
[0044]圖5d是圖5a中所述彈性板的分解圖。
[0045]圖6是本發(fā)明第三實(shí)施例中所述壓電磁電震動發(fā)電裝置的立體圖。
[0046]圖7是圖6的剖視圖。
[0047]【具體實(shí)施方式】
[0048]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說明。
[0049]參考圖1至圖4d，本發(fā)明公開了一種壓電磁電震動發(fā)電裝置，參考圖1至圖3，該壓電磁電震動發(fā)電裝置100包括基座11、至少一個(gè)發(fā)電部件13及至少兩個(gè)安裝于所述基座11上的導(dǎo)電焊針14，所述基座11呈中空結(jié)構(gòu)，參考圖4a至圖4d，所述發(fā)電部件13包括彈性板21和設(shè)于所述彈性板21上的壓電片22及安裝于彈性板21中間的自由振子23，壓電片22具有至少兩個(gè)導(dǎo)電層、夾于兩個(gè)導(dǎo)電層之間的壓電層及至少兩個(gè)焊盤221，所述壓電片22之焊盤221與所述導(dǎo)電焊針14電連接以輸出電能；參考圖2，所述彈性板21的周沿支撐于所述基座12上，當(dāng)壓電磁電震動發(fā)電裝置100移動或者晃動時(shí)，在自由振子23的作用下，所述彈性板21沿所述彈性板21的軸線震動，由于壓電片22敷設(shè)在彈性板21上，彈性板21的震動將會導(dǎo)致壓電片22發(fā)生形變，壓電片的變形就會產(chǎn)生壓電效應(yīng)從而通過其焊盤對外輸出電壓，本結(jié)構(gòu)共振頻率低、形變大、發(fā)電效率高。
[0050]參考圖4c，所述彈性板21包括至少一層柔性薄膜211和設(shè)于所述柔性薄膜211上的導(dǎo)線層212，所述導(dǎo)線層212包括至少一組由金屬導(dǎo)線制成的線圈31，所述線圈31的兩端與所述導(dǎo)電焊針14電連接以輸出電能。該方案使得所述線圈31構(gòu)成了 W1-FI技術(shù)中的接受端，從而可以通過所述線圈31接收W1-FI基站發(fā)射的電磁信號并轉(zhuǎn)換為電信號，從而實(shí)現(xiàn)W1-FI集能發(fā)電。其中，所述柔性薄膜211是由柔性材料制成的板，具體包括塑料、聚合體、聚脂纖維、金屬及氧化物或非金屬及氧化物，使得所述彈性板21柔性好，金屬導(dǎo)線鋪設(shè)于所述柔性薄膜211上使得所述彈性板的剛度好，具有高防沖擊能力，發(fā)電效率高。
[0051]參考圖4c，所述彈性板21之柔性薄膜211包括中間活動部41、邊沿安裝部42和位于所述中間活動部41和邊沿安裝部42之間的布線部43，所述線圈31鋪設(shè)于所述布線部43上，所述自由振子23安裝于所述中間活動部41上。當(dāng)然，所述線圈31還可以從布線部43延伸至所述中間活動部41和/或邊沿安裝部42處，并不限于所述布線部43處。其中，所述邊沿安裝部42上開設(shè)有焊針孔421，所述導(dǎo)電焊針14穿過所述底蓋12并安裝于所述焊針孔421內(nèi)，便于線圈31和導(dǎo)電焊針14、壓電片22和導(dǎo)電焊針14的電連接。具體地，參考圖4c和圖4d，在本實(shí)施例中，所述線圈31環(huán)繞所述彈性板21的中間活動部41且呈間隔式環(huán)狀分布。其中，所述線圈31具有若干組，且若干組所述線圈并聯(lián)或者串聯(lián)。當(dāng)然，所述線圈31還可以通過其他的纏繞、盤旋或鋪設(shè)方法鋪設(shè)于所述柔性薄膜211上，例如可以將所述線圈31纏繞成迷宮狀、也可以環(huán)繞所述彈性板21的中心且呈螺旋狀、也可以呈回字形
坐坐寸寸ο
[0052]較佳者，繼續(xù)參考圖4c和圖4d，所述布線部43包括若干個(gè)環(huán)繞所述中間活動部41的支撐環(huán)44，所述中間活動部41、若干支撐環(huán)44和邊沿安裝部42之間均具有一定的間隙45，所述間隙45中均分布有支撐橋46以連接相鄰的中間活動部41、支撐環(huán)44和邊沿安裝部42，所述線圈31敷設(shè)于所述支撐環(huán)44和支撐橋45上，以使所述線圈31繞所述中間活動部41呈間隔式環(huán)狀分布。其中，為了方便線圈31和導(dǎo)電焊針14的電連接，所述中間活動部41處和支撐環(huán)44外分別設(shè)有一導(dǎo)電片34。當(dāng)然，所述布線部還可以包括若干個(gè)環(huán)繞所述中間活動部41的支撐墻，所述支撐墻呈螺旋狀，該方案使得所述線圈呈螺旋狀的分布于所述中間活動部41外。其中，相鄰間隙45內(nèi)的支撐橋46交錯(cuò)分布，每一間隙45內(nèi)具有數(shù)個(gè)支撐橋46,且每一間隙45內(nèi)的支撐橋46均勻分布與所述間隙45內(nèi)。
[0053]參考圖4c，所述彈性板21還包括覆蓋于所述柔性薄膜211和導(dǎo)線層212表面的保護(hù)層，以保護(hù)所述線圈31。
[0054]參考圖4a和圖4b，所述壓電片22由若干PZT壓電片連接而成，若干所述PZT壓電片沿所述彈性板21之中間活動部41的周邊呈放射狀分布于所述彈性板21上。該方案中，所述PZT壓電片呈梯形，當(dāng)然所述PZT壓電片還可以呈直條狀或扇形。其中，所述PZT壓電片一次沉積或者粘結(jié)于所述彈性板21上。當(dāng)然，所述壓電片22還可以是整體結(jié)構(gòu)PZT壓電片，此時(shí)，所述PZT壓電片中間開設(shè)有與所述中間活動部41對應(yīng)且貫穿所述PZT壓電片的通孔，所述通孔可以吸收應(yīng)力，防止所述壓電片在震動過程中破裂。
[0055]參考圖4b和圖4d，所述導(dǎo)線層212還包括與所述壓電片22之焊盤221電連接的壓電焊盤32，且所述壓電焊盤32位于所述邊沿安裝部42處并與所述導(dǎo)電焊針14電連接。
[0056]參考圖1至圖3，所述壓電磁電震動發(fā)電裝置100還包括底蓋12，所述底蓋12蓋設(shè)于所述基座11的端部并與所述基座11形成容置腔111，所述導(dǎo)電焊針14穿過所述底蓋12而形成兩個(gè)導(dǎo)電電極，所述發(fā)電部件13安裝于所述容置腔111內(nèi)。具體地，參考圖2和圖3，所述底蓋12包括上底蓋121和下底蓋122，所述上底蓋121和下底蓋121的中間分別向容置腔111方向凸設(shè)有凸體，從而對所述彈性板21的震動起到限位作用，防止所述彈性板21的過載震動而損壞。具體地，所述凸體為磁體塊123，且所述上底蓋121和下底蓋122的磁鐵塊123相對面磁極性相反。工作時(shí)，上底蓋121之磁體塊123和下底蓋122之磁體塊123之間形成電磁場，所述柔性薄膜211上的線圈31隨著彈性板21的震動上下切割磁力線從而產(chǎn)生電流，增加了發(fā)電效率。其中，所述磁鐵塊123還可以由線圈單元等其他磁性單元代替。當(dāng)然，所述底蓋也可以僅包括一個(gè)上底蓋或者一個(gè)下底蓋。
[0057]繼續(xù)參考圖2和圖3，所述自由振子23粘接于所述彈性板21上，且所述自由振子23包括兩個(gè)永磁體231，且多個(gè)所述永磁體231的相對面的磁極性相反。當(dāng)然,所述自由振子23也可以包括一個(gè)或者兩個(gè)以上永磁體，所述永磁體還可以用其他磁性單元代替。[0058]參考圖5a至圖5d，為本發(fā)明的第二實(shí)施例，與第一實(shí)施例不同的是，該實(shí)施例中，所述彈性板21’之線圈31’具有若干組，每一組所述線圈31’呈扇形且盤旋地設(shè)于所述柔性薄膜211上，若干組所述線圈31’沿所述柔性薄膜211之中間活動部41的周邊呈放射狀且均勻分布。該方案進(jìn)一步增加了 W1-FI集能的集能效率，提高所述壓電磁電震動發(fā)電裝置的發(fā)電效率。其中，所述邊沿安裝部42處設(shè)有線圈焊盤33，所述線圈31’的兩端與所述線圈焊盤33電連接。
[0059]較佳者，與第一實(shí)施例不同的是，參考圖5d，所述布線部包括連接所述中間活動部41和邊沿安裝部42的若干筋條44’，兩相鄰筋條44’之間為空白區(qū)，若干所述筋條44’沿所述中間活動部41呈放射狀分別，所述線圈31’纏繞于兩相鄰所述筋條44’上且呈扇形。具體地，所述線圈31’有若干組且相間分布于所述空白區(qū)上。當(dāng)然，所述線圈31’也可以直接盤旋的設(shè)于兩相鄰筋條44’上，以使所述筋條44’支撐所述線圈31’。
[0060]參考圖6和圖7，為本發(fā)明的第三實(shí)施例，與第一實(shí)施例不同的是，該實(shí)施例中，所述發(fā)電部件13有兩個(gè)且位置相對，兩所述發(fā)電部件13之彈性板21分別支撐于所述基座11的上下兩端，每一所述彈性板21上粘接有至少一個(gè)自由振子23，所述自由振子23包括兩個(gè)永磁體231，且兩所述彈性板21之間的自由振子23位置相對且相對面磁極性相反，以使相鄰兩彈性板21之間的自由振子23相連，工作時(shí)，所述自由振子23相對推拉對應(yīng)的彈性板21，使得所述壓電磁電震動發(fā)電裝置100’之兩相鄰發(fā)電部件13輸出相位相差180度的交流電。當(dāng)然，所述發(fā)電部件也可以有三個(gè)、四個(gè)等等數(shù)目。
[0061]本發(fā)明還公開了一種壓電磁電震動發(fā)電裝置的制造方法，包括以下步驟:提供一基座，所述基座呈中空結(jié)構(gòu)；提供一柔性薄膜，在所述柔性薄膜上鋪設(shè)由金屬導(dǎo)線構(gòu)成的線圈，從而制成彈性板；提供一自由振子，將所述自由振子粘接在所述彈性板的中間，將彈性板的周沿支撐于所述基座上，以使所述自由振子置于所述基座的中空結(jié)構(gòu)，使所述彈性板在自由振子作用下可沿所述彈性板的軸線震動，并在所述彈性上設(shè)置壓電片；提供至少兩個(gè)導(dǎo)電焊針，將所述線圈的兩端與所述導(dǎo)電焊針電連接，將所述壓電片與所述導(dǎo)電焊針電連接；提供至少一個(gè)底座，將所述底座蓋設(shè)于所述基座的端部并與所述基座形成容置腔，且所述導(dǎo)電焊針穿過所述底蓋而形成兩個(gè)導(dǎo)電電極。當(dāng)然，所述自由振子也可以通過其他方式安裝于所述彈性板的中間。
[0062]以上所揭露的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種壓電磁電震動發(fā)電裝置，其特征在于:包括呈中空結(jié)構(gòu)的基座、至少一個(gè)發(fā)電部件及至少兩個(gè)安裝于所述基座上的導(dǎo)電焊針，所述發(fā)電部件包括周沿支撐于所述基座上的彈性板、設(shè)于所述彈性板上的壓電片及安裝于所述彈性板中間的自由振子，其中: 所述壓電片與所述導(dǎo)電焊針電連接以輸出電能； 所述彈性板包括至少一層柔性薄膜和至少一組敷設(shè)于所述柔性薄膜上的線圈，且所述線圈與所述導(dǎo)電焊針電連接以輸出電能。
2.如權(quán)利要求1所述的壓電磁電震動發(fā)電裝置，其特征在于:所述線圈環(huán)繞所述彈性板的中心且呈螺旋狀布設(shè)。
3.如權(quán)利要求1所述的壓電磁電震動發(fā)電裝置，其特征在于:所述線圈環(huán)繞所述彈性板的中心且呈間隔式環(huán)狀布設(shè)。
4.如權(quán)利要求1所述的壓電磁電震動發(fā)電裝置，其特征在于:所述線圈具有若干組，每一組所述線圈沿所述彈性板的中心呈放射狀排列布設(shè)，所述若干組線圈相互串聯(lián)和/或并聯(lián)。
5.如權(quán)利要求4所述的壓電磁電震動發(fā)電裝置，其特征在于:每一組所述線圈盤旋地設(shè)于所述柔性薄膜上且呈扇形。
6.如權(quán)利要求1所述的壓電磁電震動發(fā)電裝置，其特征在于:所述柔性薄膜包括中間活動部、以一定間距環(huán)繞所述中間活動部的邊沿安裝部和位于所述中間活動部和邊沿安裝部之間的布線部，所述線圈全部或者部分安裝于所述布線部上。
7.如權(quán)利要求6所述的壓電磁電震動發(fā)電裝置，其特征在于:所述布線部包括若干連接所述中間活動部和邊沿安裝部的筋條，若干所述筋條沿所述中間活動部呈放射狀，所述線圈有若干組且分別設(shè)于兩相鄰所述筋條上，以使所述線圈繞所述中間活動部呈放射狀排列。
8.如權(quán)利要求6所述的壓電磁電震動發(fā)電裝置，其特征在于:所述布線部包括若干個(gè)環(huán)繞所述中間活動部的支撐環(huán)，所述中間活動部、若干支撐環(huán)和邊沿安裝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間活動部、支撐環(huán)和邊沿安裝部，所述線圈敷設(shè)于所述支撐環(huán)和支撐橋上，以使所述線圈繞所述中間活動部呈間隔式環(huán)狀分布。
9.如權(quán)利要求6所述的壓電磁電震動發(fā)電裝置，其特征在于:所述布線部包括若干個(gè)環(huán)繞所述中間活動部的支撐墻，所述支撐墻呈螺旋狀，所述線圈敷設(shè)于所述支撐墻上，以使所述線圈繞所述中間活動部呈螺旋狀分布。
10.如權(quán)利要求6所述的壓電磁電震動發(fā)電裝置，其特征在于:所述柔性薄膜的背面蝕刻有凹陷槽，所述布線部蝕刻于所述凹陷槽的槽底。
11.如權(quán)利要求1所述的壓電磁電震動發(fā)電裝置，其特征在于:所述壓電片由若干條狀或梯形狀PZT壓電片連接而成，若干所述條狀或梯形狀PZT壓電片沿所述彈性板之中間活動部呈放射狀分布于所述彈性板上。
12.如權(quán)利要求1所述的壓電磁電震動發(fā)電裝置，其特征在于:所述彈性板還包括覆蓋于所述柔性薄膜和線圈上的保護(hù)層。
13.如權(quán)利要求1所述的壓電磁電震動發(fā)電裝置，其特征在于:還包括底蓋，所述底蓋蓋于所述基座上并與所述基座形成容置腔，所述發(fā)電部件位于所述容置腔內(nèi)，所述底蓋包括上底蓋和/或下底蓋，所述上底蓋和下底蓋的中間分別向容置腔方向凸設(shè)有凸體。
14.如權(quán)利要求1所述的壓電磁電震動發(fā)電裝置，其特征在于:所述自由振子包括單個(gè)或多個(gè)永磁體，且所述自由振子之多個(gè)永磁體的相對面磁極性相反。
15.如權(quán)利要求1所述的壓電磁電震動發(fā)電裝置，其特征在于:所述柔性薄膜包括塑料、聚合體、聚脂纖維、金屬及氧化物或非金屬及氧化物。
16.一種壓電磁電震動發(fā)電裝置的制造方法，其特征在于:包括以下步驟: 提供一基座，所述基座呈中空結(jié)構(gòu)； 提供一柔性薄膜，在所述柔性薄膜上鋪設(shè)由金屬導(dǎo)線構(gòu)成的線圈，從而制成彈性板； 提供一自由振子，將所述自由振子安裝在所述彈性板的中間； 將彈性板的周沿支撐于所述基座上，以使所述自由振子置于所述基座的中空結(jié)構(gòu)，使所述彈性板 在自由振子作用下可沿所述彈性板的軸線方向震動，并在所述彈性上設(shè)置壓電片; 提供至少兩個(gè)導(dǎo)電焊針，將所述線圈的兩端與所述導(dǎo)電焊針電連接，將所述壓電片與所述導(dǎo)電焊針電連接； 提供至少一個(gè)底座，將所述底座蓋設(shè)于所述基座的端部并與所述基座形成容置腔，且所述導(dǎo)電焊針穿過所述底蓋而形成兩個(gè)導(dǎo)電電極。
【文檔編號】B81C3/00GK103916046SQ201310004516
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月7日
【發(fā)明者】馮淑蘭, 彭春雷 申請人:北京嘉岳同樂極電子有限公司