[发明专利]压电振动发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种微纳电子技术领域，尤其涉及一种压电振动发电装置。

背景技术

随着微机电系统(MEMS)技术的快速发展与应用，带动了无线传感网络技术的发展，其中，在工业，航天，通讯，商业，消费及军事领域逐步实现了商业化应用，一个十分严重的问题是如何保障这些无线传感单元的电能供给，传统工业较为流行的做法是使用电池，由于构成无线传感网络及系统的单元器件数量庞大，体积微小，位置分散，这就要求其供电器件具有体积小，效能高，易集成，无人看管及无人值守等特点，采用传统电池已经不能满足无线传感网络及系统的发展要求。为此，美国专利US20070284969揭示了一种压电振动发电装置，该装置利用设置在一端的重力块使平板弯曲，敷设在平版表面的PZT因弯曲变形而产生电能，然而因为结构尺寸的限制，因为悬臂梁的形变大小与杆长及厚度有关，由于结构及成本的限制，悬臂梁不可能太长，厚度也不能太薄,这就限制了其位移及PZT形变，因而限制了其发电效率，杆越长，防冲击效果越差，所以，为满足输出的要求，杆尽可能短，这样，共振频率就高，因此该装置所设PZT的形变小，共振频率高，输出效率低。中国专利申请号200810023882也揭示了一种压电振动发电装置，该装置也用贴附在悬臂梁表面的PZT因形变而产生电能，这种方案也有形变小，输出效率低，等不足。

因此，急需一种可以解决上述问题的压电振动发电装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种压电振动发电装置，该压电振动发电装置发电效率高，可以满足无线传感网络及系统的发展要求。

为了实现上有目的，本发明公开了一种压电振动发电装置，该压电振动发电装置包括基座、至少两个导电焊针和至少一个发电部件，所述基座呈中空结构；所述至少两个导电焊针安装于所述基座上；所述发电部件包括弹性板、设于所述弹性板上的压电片和安装于所述弹性板上的自由振子，所述压电片与所述导电焊针电连接，所述弹性板包括支撑于所述基座上呈环形的边沿支撑部和设于所述边沿支撑部内且位于所述弹性板中心的中间安装部，所述边沿支撑部的环形内边沿和中间安装部之间形成一定空隙，该空隙内设有连接所述边沿支撑部和中间安装部的至少三个连接桥。

与现有技术相比，本发明所述压电振动发电装置的弹性板周沿支撑于所述基座上，随着压电振动发电装置的移动或者晃动，所述弹性板带动所述压电片沿其轴线(垂直贯穿所述弹性板中心的直线)振动，发电效率高；另一方面，本发明所述弹性板结构简单，强度好、振动频率低，振动幅度大，使得所述压电振动发电装置发电效率高。

较佳地，至少三个所述连接桥绕所述中间安装部均匀分布，使得所述弹性板的强度沿其中间安装部均匀分布。

较佳地，所述至少三个连接桥上设有至少一个以一定间距环绕所述中间安装部的弹性臂，有效增加所述弹性板的强度和弹性，便于所述压电片的安装。

较佳地，至少三个所述连接桥上分别设有至少一个弹性片，有效增加所述弹性板的强度和弹性，便于所述压电片的安装。更具体地，所述弹性片呈扇形。

较佳地，所述连接桥呈笔直状、弯折状或者弧形。当然，所述连接桥也可以呈其他异形状。

较佳地，所述自由振子包括单个或多个永磁体，且所述自由振子之多个所述永磁体的相对面的磁极性相反。

较佳地，所述发电部件还包括设于所述基座之端面上的基体，所述基体呈环形并设有供所述导电焊针穿过的导电孔、与所述压电片之焊盘对应的压电焊盘和电连接所述导电焊针与所述压电焊盘的导电线路，且所述基体的内孔与所述基座的中空结构对应，所述弹性板呈薄片状且周沿支撑于所述基体上，所述压电片设于所述弹性板上并与所述压电焊盘电连接。与现有技术相比，本方案将所述弹性板通过基体安装于所述基座上，并通过所述基体上的导电线路将所述压电片与所述导电焊针电连接在一起以输出电能，便于压电振动发电装置的装配生产，提高装配效率。

具体地，所述基体为印刷电路板，所述弹性板粘贴或螺纹安装于所述印刷电路板上。

具体地，所述弹性板为弹性金属板，所述基体为金属基体，且所述弹性板激光焊接于所述基体上，装配精度高、效率高、生产成本低。

较佳地，所述压电振动发电装置还包括底盖，所述底盖盖设于所述基座的端部并与所述基座形成容置腔，所述导电焊针穿过所述底盖而形成两个导电电极，所述发电部件安装于所述容置腔内。

具体地，所述底盖包括上底盖和/或下底盖，所述上底盖和下底盖的中间分别向容置腔方向凸设有凸体。