[发明专利]结合参数弯曲模态能量收获的压电振动能量收获系统

权利要求书

1.一种振动能量收获器，包括：

谐振梁，所述谐振梁具有横截面特性、第一弯曲方向上的基本谐振频率 和垂直于所述第一弯曲方向的第二弯曲方向上的参数模态频率，其中选择所 述截面特性以将所述基本谐振频率调谐成第一期望频率并且将所述参数模态 频率调谐成第二期望频率，所述谐振梁包括压电材料，所述压电材料用于响 应所述谐振梁在所述第一和第二弯曲方向中的每个方向上的弯曲而生成电 能。

2.根据权利要求1所述的振动能量收获器，其中所述谐振梁具有用于所 述第一弯曲方向的第一弯曲轴和用于所述第二弯曲方向的第二弯曲轴，所述 第一和第二弯曲轴限定第一、第二、第三和第四象限，从而所述第一和第二 象限在所述第一弯曲轴的相对侧上相互相对，所述第二和第三象限在所述第 二弯曲轴的相对侧上相互相对，所述谐振器进一步包括相互间隔并且位于第 一、第二、第三和第四象限中的对应的各个所述象限中的第一、第二、第三 和第四电极。

3.根据权利要求2所述的振动能量收获器，其中所述压电材料的第一 部分位于所述第一和第二电极之间，所述压电材料的第二部分位于所述第 三和第四电极之间。

4.根据权利要求3所述的振动能量收获器，其中所述压电材料的所述 第一和第二部分相互间隔。

5.根据权利要求2所述的振动能量收获器，进一步包括位于所述第一 和第二电极之间并与所述第一和第二电极间隔的第五电极以及位于所述第 三和第四电极之间并与所述第三和第四电极间隔的第六电极，其中所述压 电材料的第一部分位于所述第一和第五电极之间，所述压电材料的第二部 分位于所述第四和第六电极之间，所述压电材料的第三部分位于所述第五 和第二电极之间并且所述压电材料的第四部分位于所述第六和第三电极之 间。

6.根据权利要求5所述的振动能量收获器，其中所述第一和第二部分 相互间隔并且所述第三和第四电极相互间隔。

7.根据权利要求5所述的振动能量收获器，其中所述第五和第六电极 中的每一个跨过所述第一弯曲轴。

8.根据权利要求5所述的振动能量收获器，进一步包括与所述第一、 第二、第三、第四、第五和第六电极中的每一个电通信的收获电路，并且 被配置为用于从所述第一、第二、第三和第四象限中的每一个相互独立地 收获所述电能。

9.根据权利要求1所述的振动能量收获器，其中所述谐振梁是悬臂梁。

10.根据权利要求1所述的振动能量收获器，其中所述基本谐振频率 位于50Hz到1500Hz范围内。

11.根据权利要求10所述的振动能量收获器，其中所述基本谐振频率 位于50Hz到250Hz范围内。

12.根据权利要求1所述的振动能量收获器，其中选择所述谐振梁的 横截面特性，从而所述参数模态频率落入所述基本谐振频率的5Hz范围内。

13.根据权利要求1所述的振动能量收获器，其中所述横截面特性包 括平行于所述第一弯曲方向的方向上的厚度以及平行于所述第二弯曲方向 的方向上的厚度，其中所述宽度在所述厚度的1到8倍范围内。

14.根据权利要求13所述的振动能量收获器，其中所述宽度在所述厚 度的1到3倍范围内。

15.一种振动能量收获单元，包括：

相互电连接的多个压电振动能量收获(PVEH)模块，其中所述PVEH 模块中的每一个包括多个参数模态使能(PME)的PVEH梁，每个所述PME PVEH梁被配置为从基本谐振激励和参数模态激励中的每一个收获电荷。

16.根据权利要求15所述的振动能量收获单元，其中所述PME PVEH 梁的每一个具有参数模态弯曲中轴并且包括位于所述参数模态弯曲中轴的 相对侧上的第一和第二压电/电极堆叠体。