[发明专利]一种压电-摩擦电复合式宽频带微型能量收集器

摘要

本发明公开一种压电‑摩擦电复合式宽频带微型能量收集器，包括压电振动能量收集器主结构和摩擦电能量收集单元；压电振动能量收集器主结构包括硅固定基座、多个梯形压电悬臂梁构成的共质量块压电悬臂梁阵列及质量块；摩擦电能量收集单元包括上、下电极和表面微结构处理的柔性介电摩擦层。本发明梯形压电悬臂梁可均匀压电层上的应力分布以提高压电结构的输出功率；串联的共质量块压电悬臂梁阵列可提高压电结构的输出电压；相邻压电梁之间的间隙可以减小压电结构的空气阻尼，增加振动幅度；上、下带柔性介电摩擦层摩擦电能量收集单元实现碰撞限幅，拓展压电振动能量收集器的工作频带，同时实现摩擦电机理转换，提高器件的输出功率。

主权项

1.一种压电‑摩擦电复合式宽频带微型能量收集器，包括封装外壳以及设置在外壳内部的压电振动能量收集器主结构和上、下两个垂直接触分离式摩擦电能量收集单元；所述压电振动能量收集器主结构包括硅固定基座、质量块和共质量块压电悬臂梁阵列；所述共质量块压电悬臂梁阵列由多个等间距的相同尺寸的梯形压电悬臂梁组成，梯形压电悬臂梁横卧水平布置，梯形下底与一侧的硅固定基座连接，梯形上底共同连接另一侧的质量块；所述质量块包括硅质量块及其上、下表面的电极层；所述摩擦电能量收集单元包括上、下电极和表面微结构处理的柔性介电摩擦层，上、下电极固定在质量块的上方和下方，隔开一定距离，上、下电极的表面具有表面微结构处理的柔性介电摩擦层，工作中与质量块形成垂直接触分离关系。