[发明专利]一种基于螺旋状的能量采集器

说明书

本发明公开了一种基于螺旋状的能量采集器，包括压电片、第一柔性电路板、第二柔性电路板以及质量块，第一柔性电路板、第二柔性电路板将压电片夹在中间，在压电片上设置有螺旋区域，在压电片的末端上设置有质量块，通过此种结构制成的能量采集器，柔韧性较好，可以产生较大的弯曲形变，对外界振动也较为敏感，设置有螺旋区域的压电片有效长度较长，更易于振动，并且使得能量采集器自身的固有频率降低，同时质量块的设计也降低了能量采集器的固有频率。

技术领域

本发明涉及微机电系统集成加工领域，特别是一种基于螺旋状的能量采集器。

背景技术

随着微机电系统、可穿戴电子设备以及集成电路的发展，人类对产品的集成化程度的要求越来越高，如何为低功耗设备供电也成为了热点话题，通常的微机电系统都是采用化学电池供电，化学电池存在许多缺点，比如体积大、寿命短、环境污染，更换化学电池需要浪费大量的人力、物力，因此，需要寻求一种可持续供电技术来代替化学电池供电。

目前常用的是将环境中的振动能转化为电能的方式，一般包括电磁式、静电式、压电式，压电式采集器利用压电效应，结构简单、无电磁干扰、无需额外的计划开启电源、具有良好的微机电系统的兼容性、易于微型化，所以采用压电式能量采集器可以代替传统的化学电池解决低功耗电子设备自供电问题。

传统的压电式能量采集器材料韧性差，对外界振动的敏感度不高，不易形变，装置的有效长度较短，导致能量转化效率低，工作频率单一，频带窄，浪费了工作频率外的振动能。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于螺旋状的能量采集器，韧性较好，能大幅度形变，同时采用压电材料螺旋状的结构，使得有效长度增长，更易于振动。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种基于螺旋状的能量采集器，包括压电片、将压电片产生的电能进行传输的第一柔性电路板和第二柔性电路板以及用于产生振动的质量块，所述压电片上设置有螺旋区域，所述压电片设置于第一柔性电路板、第二柔性电路板中间，所述压电片包括用于固定的固定端以及振动端，所述振动端伸出到第一柔性电路板、第二柔性电路板外部，所述质量块固定设置在振动端上，所述质量块接收外部的振动并带动压电片振动产生电能。

进一步，所述压电片上设置有两个以上的螺旋区域，所述螺旋区域排列式设置在压电片上，所述螺旋区域为以正方形的四个角为起点分别螺旋至中心点形成的螺旋状区域。增加有效长度，更易于振动，能拓宽谐振相应的频带。

进一步，所述压电片为采用激光切割机切割出的带有螺旋区域的压电片。

进一步，所述压电片为压电陶瓷。

进一步，所述第一柔性电路板、第二柔性电路板均为以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的柔性电路板。柔性电路板可以加强韧性，在外界产生振动时，能大幅度形变，对外界的振动也较为敏感。

进一步，所述质量块包括两个或以上的质量块，所述质量块分别设置在排列式的螺旋区域一侧的振动端上。采用双质量块的设计可以有效地较低能量采集器的固有频率，同时质量块可以使振动变得更加激烈。

进一步，所述质量块采用金属或硅制成。

进一步，所述第一柔性电路板的下表面和第二柔性电路板的上表面涂抹有导电胶，所述压电片通过导电胶固定于第一柔性电路板和第二柔性电路板中间。通过导电胶将压电片固定在第一柔性电路板和第二柔性电路板中间，使得压电片可以承受更大强度的振动。

本发明的有益效果是：本发明采用的一种基于螺旋状的能量采集器，在压电片上设计有螺旋区域，增加了能量采集器的有效长度，更加容易振动，同时设置了两块柔性电路板将压电片夹住，可以提高能量采集器自身的韧性，可以大幅度的形变，对振动也较为敏感，并且在压电片的振动端上设置质量块，质量块接收外部的振动并带动压电片振动，从而压电片可以将振动能转换成电能。