[发明专利]一种具有升频转换的多谐振压电能量采集器

说明书

本发明涉及一种具有升频转换的多谐振压电能量采集器，包括压电能量采集模块、动力传输模块和盖板，其中：压电能量采集模块具有悬臂式基板和压电片；动力传输模块具有用于拨动悬臂式基板悬置端的可转动设置的拨片、与拨片同轴设置且同步动作的齿轮、与齿轮相啮合的齿条、用于引导齿条运动的滑槽以及连接于齿条与滑槽之间的第一弹簧；盖板用于接受外界激励，且该盖板通过传动柱可将外界激励沿滑槽长度方向作用于齿条上，盖板与滑槽之间设置有用于盖板复位的第二弹簧。与现有技术相比，本发明将外界低频的输入转化为了压电能量采集模块悬臂梁的高频振动，加之压电能量采集模块受到多次激励，都提高了能量采集效率，增加了电能输出。

技术领域

本发明涉及能源采集领域，尤其是涉及一种具有升频转换的多谐振压电能量采集器。

背景技术

随着微机械技术、嵌入式设备和无线传感器网络等低能耗、功率小，独立工作的系统的发展，使得对独立电源自供电的需求越来越强烈。现如今，大多设备还是使用电池这种传统方式进行供电，而这种传统方式存在着寿命短，需经常更换等一系列问题。为了解决这问题，人们进行长期的研究，利用环境中的能量转化为电能。因此，能量采集技术成了现今研究的热点之一。

能量采集就是将周围环境中存在的能量转化为电能并存储在储能器件之中的技术，其能量来源可包括自然界中可利用而未被利用的能源，主要包括热能、声能、动能、光能、潮汐能、风能等等。振动是生活环境中普遍存在的。汽车、火车、地铁、飞机等设备运行时，都会产生振动。因此机械振动能是一种普遍存在的能源。因而，目前能量采集器的研究主要是针对机械振动能采集这一方面。

机械振动能采集主要是用振动能量采集器将环境中的机械能转化为电能。振动能量采集器分为：电磁式、静电式、压电式和磁致伸缩式。由于压电能量采集器具有结构简单、能量密度高、不受电磁干扰、体积小、成本低等诸多优点。所以，压电式能量采集器的研究最为广泛。但现有的压电能量采集器应用范围有限、应用价值较小、实用性不佳。

发明内容

申请人发现现有的压电能量采集器存在谐振频率难以和环境振动频率匹配、环境振动能量利用率低与转换效率不高等问题，导致其应用范围有限、应用价值较小、实用性不佳。

本发明的目的就是为了克服现有技术的缺陷而提供一种具有升频转换的多谐振压电能量采集器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有升频转换的多谐振压电能量采集器，包括：

压电能量采集模块，具有悬臂式基板以及沿悬臂式基板长度方向设置的压电片，动力传输模块，具有用于拨动悬臂式基板悬置端的可转动设置的拨片、与拨片同轴设置且同步动作的齿轮、与齿轮相啮合的齿条、用于引导齿条运动的滑槽以及连接于齿条与滑槽之间的第一弹簧，

盖板，用于接受外界激励，且该盖板通过传动柱可将外界激励沿滑槽长度方向作用于齿条上，盖板与滑槽之间设置有用于盖板复位的第二弹簧。

优选地，还包括立板，所述的悬臂式基板的一端为悬置端，另一端为固定端，该固定端通过夹板固定于立板上。

优选地，所述的动力传输模块还包括转轴、轴承和轴承座，所述的拨片和齿轮穿设于转轴上，转轴的两端通过轴承与轴承座可转动连接。

优选地，还包括基座，用于承载滑槽、轴承座和立板。

优选地，所述的悬臂式基板水平布置，压电片设有两个，分别位于悬臂式基板的上下两面。

优选地，所述的滑槽为竖向滑槽，所述的盖板遮盖于立板和滑槽上方，第二弹簧还设置于立板与盖板之间。

优选地，所述的传动柱为立柱，立柱的顶端与盖板连接，立柱的底端穿过滑槽顶部，伸入滑槽内，并可作用于齿条的顶端。