[发明专利]一种地铁轨道交通的微型振动能量采集器及电源管理系统

权利要求书

1.一种地铁轨道交通的微型振动能量采集器，其特征在于，包括：永磁铁基座和双线圈悬梁结构；

所述双线圈悬梁结构包括两质量块、四悬梁臂以及设置在永磁铁基座上的框状衬底；两质量块对称设置在框状衬底中部，每一所述质量块分别通过两悬梁臂与所述框状衬底连接；

所述双线圈悬梁结构还包括上从下往上依次设置的下电极层、压电薄膜层、磁感应线圈/上电极层、绝缘层、磁感应线圈端电极引出层；

所述下电极层和压电薄膜层和绝缘层覆盖在悬梁臂上并延伸至框状衬底的一边；所述磁感应线圈/上电极层覆盖在质量块和悬梁臂上并延伸至框状衬底，所述磁感应线圈/上电极层覆盖在质量块的部分设有磁感应线圈；所述磁感应线圈端电极引出层与所述磁感应线圈的端电极连接并通过悬梁臂延伸至框状衬底。

2.根据权利要求1所述一种地铁轨道交通的微型振动能量采集器，其特征在于，所述下电极层为Ti/Pt，所述压电薄膜层采用锆钛酸铅压电陶瓷PZT；PZT通过溶胶-凝胶法生长于Pt表面。

3.根据权利要求1或2所述一种地铁轨道交通的微型振动能量采集器，其特征在于，所述绝缘层材料为Si₃N₄，用于隔离磁感应线圈/上电极层与磁感应线圈端电极引出层；磁感应线圈/上电极层与磁感应线圈端电极引出层均采用Ti/Au。

4.根据权利要求3所述一种地铁轨道交通的微型振动能量采集器，其特征在于，所述下电极层、压电薄膜层、磁感应线圈/上电极层、绝缘层、磁感应线圈端电极引出层延伸至框状衬底的长度依次减少。

5.根据权利要求4所述一种地铁轨道交通的微型振动能量采集器，其特征在于，所述框状衬底采用SiO₂/Si/SiO₂，SiO₂通过热氧化方式生长于Si表面。

6.根据权利要求5所述一种地铁轨道交通的微型振动能量采集器，其特征在于，所述永磁铁基座材料采用钕铁硼。

7.一种采用权利要求1～6所述地铁轨道交通的微型振动能量采集器的电源管理系统，其特征在于，包括依次连接的振动能量采集模块、蓄电池、电源管理模块以及负载；

所述振动能量采集模块用于将振动能转换为电能并输送至所述蓄电池进行存储，包括若干分段铺设于地铁轨道下方的微型振动能量采集器；

所述电源管理模块包括电量监控单元和转换开关；

所述电量监控单元用于监测蓄电池中的电量并根据监测结果向所述转换开关传送指令；所述转换开关的输入端一路为蓄电池，一路为电网电源，其输出端与负载连接。

8.根据权利要求7所述一种地铁轨道交通的微型振动能量采集器的电源管理系统，其特征在于，当蓄电池中的电量充足时，所述转换开关的输入端保持与蓄电池连接；当电量监控单元监测到蓄电池中的电量低于阈值时，向所述转换开关传送指令切换到与电网电源连接。

9.根据权利要求7或8所述一种地铁轨道交通的微型振动能量采集器的电源管理系统，其特征在于，所述转换开关采用静态转换开关STS。