壓電能量采集器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種壓電能量采集器，包括外殼、固定基座、壓板、能量轉(zhuǎn)換裝置、彈簧和質(zhì)量塊，所述外殼底部設(shè)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(shè)置在硅片的上下兩面，所述固定基座上設(shè)置有能量轉(zhuǎn)換裝置，所述能量轉(zhuǎn)換裝置上方設(shè)置有壓板，所述壓板上方連接設(shè)置有彈簧，所述彈簧上方連接設(shè)置有質(zhì)量塊,所述能量轉(zhuǎn)換裝置由電極層、壓電薄膜層和橡膠層組成。本實用新型采用質(zhì)量塊通過彈簧與壓板組合連接成觸發(fā)單元，然后對能量轉(zhuǎn)換裝置振動作用，從而產(chǎn)生電能，能量采集器的轉(zhuǎn)換效率明顯提高，從而獲得較高的輸出功率，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計和制作中具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】壓電能量采集器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及能量采集器領(lǐng)域，具體說的是一種壓電能量采集器。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著無線技術(shù)的不斷進步，使得電子設(shè)備和傳感器等系統(tǒng)應(yīng)用范圍不斷礦大，已廣泛應(yīng)用于民用、醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的電化學(xué)電池供電方式存在著壽命短、需要經(jīng)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(fù)雜，成本很高或根本就不可能實現(xiàn)更換。因此，新的供電技術(shù)研究顯得非常迫切。
[0003]當(dāng)前，在無線傳感節(jié)點等微器件的電能供給上，依然采取著傳統(tǒng)的供能方式，即利用電池作為主要的能量供應(yīng)裝置。然而，由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點一般是靜止不動的，隨著網(wǎng)絡(luò)分布的廣泛，構(gòu)成無線傳感網(wǎng)絡(luò)的微器件數(shù)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(huán)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(huán)境中吸取能量并轉(zhuǎn)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。
[0004]振動能是自然環(huán)境中廣泛存在的一種能量，振動發(fā)電機可將其提取并轉(zhuǎn)化為可直接實用的電能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種壓電能量采集器。
[0006]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用技術(shù)方案是:壓電能量采集器，包括外殼、固定基座、壓板、能量轉(zhuǎn)換裝置、彈簧和質(zhì)量塊，所述外殼底部設(shè)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(shè)置在硅片的上下兩面，所述固定基座上設(shè)置有能量轉(zhuǎn)換裝置，所述能量轉(zhuǎn)換裝置上方設(shè)置有壓板，所述壓板上方連接設(shè)置有彈簧，所述彈簧上方連接設(shè)置有質(zhì)量塊，所述能量轉(zhuǎn)換裝置由電極層、壓電薄膜層和橡膠層組成，所述電極層設(shè)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(shè)置有橡膠層。
[0007]作為優(yōu)選，所述彈簧設(shè)置有3根或3根以上。
[0008]作為優(yōu)選，所述外殼上頂面設(shè)置有鏤空腔，所述質(zhì)量塊設(shè)置在鏤空腔內(nèi)，所述質(zhì)量塊可在鏤空腔內(nèi)進行上下運動。
[0009]本實用新型的有益效果是:本實用新型采用質(zhì)量塊通過彈簧與壓板組合連接成觸發(fā)單元，然后對能量轉(zhuǎn)換裝置振動作用，從而產(chǎn)生電能，能量采集器的轉(zhuǎn)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(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計和制作中具有廣泛的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)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(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖；
[0011]圖1為本實用新型的壓電能量采集器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本實用新型能量轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖中，1 一外殼，2—固定基座，3—壓板，4 一能量轉(zhuǎn)換裝置，5—彈簧，6—質(zhì)量塊，21 一娃片，22一二氧化娃層，41 一電極層，42—壓電薄膜層，43—橡|父層。

【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)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。
[0015]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(zhuǎn)換裝置4、彈簧5和質(zhì)量塊6，所述外殼1底部設(shè)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(shè)置在硅片21的上下兩面，所述固定基座2上設(shè)置有能量轉(zhuǎn)換裝置4，所述能量轉(zhuǎn)換裝置4上方設(shè)置有壓板3，所述壓板3上方連接設(shè)置有彈簧5，所述彈簧5上方連接設(shè)置有質(zhì)量塊6，所述能量轉(zhuǎn)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(shè)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(shè)置有橡膠層43。
[0016]值得注意的是，所述彈簧5設(shè)置有3根或3根以上。
[0017]值得注意的是，所述外殼1上頂面設(shè)置有鏤空腔，所述質(zhì)量塊6設(shè)置在鏤空腔內(nèi)，所述質(zhì)量塊6可在鏤空腔內(nèi)進行上下運動。
[0018]本實用新型采用質(zhì)量塊通過彈簧與壓板組合連接成觸發(fā)單元，然后對能量轉(zhuǎn)換裝置振動作用，從而產(chǎn)生電能，能量采集器的轉(zhuǎn)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(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計和制作中具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0019]本實用新型使用到的標(biāo)準(zhǔn)零件均可以從市場上購買，異形件根據(jù)說明書的和附圖的記載均可以進行訂制，各個零件的具體連接方式均采用現(xiàn)有技術(shù)中成熟的螺栓、鉚釘、焊接等常規(guī)手段，機械、零件和設(shè)備均采用現(xiàn)有技術(shù)中，常規(guī)的型號，加上電路連接采用現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的連接方式，在此不再詳述。
[0020]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.壓電能量采集器，其特征在于:包括外殼(I)、固定基座(2)、壓板(3)、能量轉(zhuǎn)換裝置(4)、彈簧(5)和質(zhì)量塊(6)，所述外殼(I)底部設(shè)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(shè)置在硅片(21)的上下兩面，所述固定基座(2 )上設(shè)置有能量轉(zhuǎn)換裝置(4 )，所述能量轉(zhuǎn)換裝置(4 )上方設(shè)置有壓板(3 )，所述壓板(3 )上方連接設(shè)置有彈簧(5 )，所述彈簧(5 )上方連接設(shè)置有質(zhì)量塊(6 )，所述能量轉(zhuǎn)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(shè)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(shè)置有橡膠層(43 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電能量采集器，其特征在于:所述彈簧(5)設(shè)置有3根或3根以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電能量采集器，其特征在于:所述外殼(I)上頂面設(shè)置有鏤空腔，所述質(zhì)量塊(6 )設(shè)置在鏤空腔內(nèi)，所述質(zhì)量塊(6 )可在鏤空腔內(nèi)進行上下運動。
【文檔編號】H02N2/18GK204190649SQ201420718600
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】李志彪, 唐剛, 徐斌, 楊武, 袁丹丹 申請人:南昌工程學(xué)院