[发明专利]使用非线性屈曲梁的压电能量收集及其方法

权利要求书

1.一种用于从外部振动力中收集能量的能量收集器，包括：

框架，所述框架具有底座、附连到所述底座的第一侧构件，和附连到所述底座并与所述第一侧构件间隔开的第二侧构件；和

第一屈曲梁，所述第一屈曲梁联接在所述框架的所述第一侧构件和所述框架的所述第二侧构件之间，所述第一屈曲梁包括：

基底层，所述基底层具有附连到所述框架的所述第一侧构件的第一端部、附连到所述框架的所述第二侧构件的第二端部、第一面、与所述第一面相对的第二面、以及用于电连接到负载的端子，所述基底能够响应于所述振动力而弹性变形；和

第一压电层，所述第一压电层接合到所述基底层的所述第一面并具有用于电连接到负载的端子，所述第一压电层包括至少一个压电贴片。

2.根据权利要求1所述的能量收集器，其中所述第一压电层包括四个压电贴片。

3.根据权利要求1所述的能量收集器，其还包括接合到所述基底层的所述第二面的第二压电层，所述第二压电层包括至少一个压电贴片，其中所述第二压电层电连接到所述第一压电层。

4.根据权利要求3所述的能量收集器，其中所述第一压电层和所述第二压电层并联电连接。

5.根据权利要求4所述的能量收集器，其中所述第一压电层和所述第二压电层各自包括四个压电贴片。

6.根据权利要求1所述的能量收集器，其中所述第一梁还包括连接到所述基底层的质量块，以改变所述第一梁的所述固有频率。

7.根据权利要求6所述的能量收集器，其中所述质量块在与所述第一端部和所述第二端部基本上等距的位置处连接到所述基底层。

8.根据权利要求1所述的能量收集器，其中所述框架的热膨胀系数(CTE)与所述第一梁的CTE不同，以使所述第一梁屈曲。

9.根据权利要求8所述的能量收集器，其中所述框架的CTE大于所述第一梁的CTE。

10.根据权利要求8所述的能量收集器，其中根据所述框架的CTE与所述第一梁的CTE不同，其中T_diff是温差，Δ是由于所述框架的热压缩导致的所述第一梁的轴向位移，L是所述第一梁的长度，α_f是所述框架的CTE，并且α_eq是所述第一梁的CTE。

11.根据权利要求1所述的能量收集器，其还包括第二屈曲梁，所述第二屈曲梁联接在所述框架的所述第一侧构件和所述框架的所述第二侧构件之间，所述第二屈曲梁包括：

基底层，所述基底层具有附连到所述框架的所述第一侧构件的第一端部、附连到所述框架的所述第二侧构件的第二端部、第一面、与所述第一面相对的第二面、以及用于电连接到负载的端子，所述基底能够响应于所述振动力而弹性变形；以及

第一压电层，所述第一压电层接合到所述基底层的所述第一面并具有用于电连接到负载的端子，所述第一压电层包括至少一个压电贴片。

12.根据权利要求1所述的能量收集器，其中所述第一梁的长度小于2.5cm。

13.根据权利要求12所述的能量收集器，其中所述第一梁的长度在1cm和2cm之间，包括端值在内。

14.根据权利要求1所述的能量收集器，其中所述第一压电层电连接到所述基底层。

15.根据权利要求14所述的能量收集器，其中所述压电层使用导电环氧树脂电连接到所述基底层。

16.根据权利要求1所述的能量收集器，其中所述第一压电层接合到所述基底层的长度的仅一部分。