[发明专利]一种低频压电式振动能量采集器

说明书

本发明公开了一种低频压电式振动能量采集器，包括压电悬臂梁和质量块，所述压电悬臂梁包括固定底座以及第一压电梁和第二压电梁，所述第一压电梁和第二压电梁均包括周期性连接的之字型基础梁；所述第一压电梁/第二压电梁的一端为自由端，另一端为固定端；所述质量块设置在第一压电梁和第二压电梁的自由端上，所述第一压电梁和第二压电梁的固定端均与固定底座连接。本发明的谐振频率低且产电高，可与人体的振动频率进行良好匹配，保证可为传感网器件、微型电子产品等外部设备提供持续的电能。

技术领域

本发明涉及振动能量采集领域，尤其是一种低频压电式振动能量采集器。

背景技术

在现代社会中，能源问题越来越严峻，发掘新的可用能源成为燃眉之急。环境中的振动无处不在，且是自然存在的，不受外界环境、天气等因素，如果可以将该振动能量采集，则会大大缓解能源危机，而现实生活中人体振动的能量非常丰富，应该得到更多的采集。目前已经研发了振动能量采集器，其是一种将机械能转化为电能的装置，可为传感网器件、微型电子产品等供电，但其谐振频率点不处于低频段，很难与人体的振动频率进行匹配，因此在谐振频率点的能量密度较低，从而使得输出电能低，供电时间不够充足。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种可与人体的振动频率进行良好匹配的压电式振动能量采集器。

为了弥补现有技术的不足，本发明采用的技术方案是：

一种低频压电式振动能量采集器，包括压电悬臂梁和质量块，所述压电悬臂梁包括固定底座以及第一压电梁和第二压电梁，所述第一压电梁和第二压电梁均包括周期性连接的之字型基础梁；所述第一压电梁/第二压电梁的一端为自由端，另一端为固定端；所述质量块同时设置在第一压电梁和第二压电梁的自由端上，所述第一压电梁和第二压电梁的固定端均与固定底座连接。

进一步，所述的第一压电梁和第二压电梁呈对称状设置。

进一步，所述的之字型基础梁包括第一连接板、第二连接板和中转板，所述中转板、第一连接板和第二连接板均呈等间隔排列设置，所述第一连接板和第二连接板均与中转板相互垂直，所述第一连接板和第二连接板通过相邻的中转板连接；所述中转板的长度大于第一连接板/第二连接板的长度。

进一步，所述第一压电梁和第二压电梁的自由端均为中转板的一端。

进一步，所述第一压电梁和第二压电梁的固定端均为第一连接板或第二连接板的一端。

进一步，还包括金属基片，所述的压电悬臂梁和质量块设置有两组且相互中心对称，所述的金属基片紧贴设置在两根压电悬臂梁之间。

优选地，所述金属基片为铜制基片。

优选地，所述质量块为永磁铁。

优选地，所述压电悬臂梁为PZT压电陶瓷片。

本发明的有益效果是：对压电悬臂梁施加外力，则由于压电效应其会产生电流，配上质量块，压电悬臂梁的振动时间和幅度会不断增大，因此能够持续产生电能；采用第一压电梁和第二压电梁的分别设置，与单一压电板相比，具有更大的产电面积，从而可带来更高的输出电压和输出功率；采用周期性连接的之字形基础梁构成的折叠结构，减少了结构的整体长度，在传导振动能量时耗散更少，因此更容易由前面的之字形基础梁带动后面的之字形基础梁进行振动，即更容易感受振动，故谐振频率较低；自由端作为起振点，固定端作为振动能量结合点，保证能量采集的正常进行。因此，本发明的谐振频率低且产电高，可与人体的振动频率进行良好匹配，保证可为传感网器件、微型电子产品等外部设备提供持续的电能。

附图说明

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的实施方案。

图1是本发明的振动能量采集器的俯视图；