[发明专利]一种基于悬臂式MPEG和MTEG的热能与振动能多能互补的微型自供能装置

摘要

本发明提供一种基于悬臂式MPEG和MTEG的热能与振动能多能互补的微型自供能装置，由顶部的MTEG结构和底部的悬臂式MPEG结构耦合构成，其特征在于，顶部的MTEG结构在由P、N型微型热电臂构成的热电偶两端分别设有顶部真空腔和底部真空腔；底部的悬臂式MPEG结构包括压电结构和用于容纳检验质量块的微型压电发电结构框架，压电结构的硅基底部通过耦合框架耦合到压电发电结构框架的底部支撑部上构成悬臂式结构。本发明的真空腔可以有效地避免由环境空气和衬底上方造成的热量损失，提高冷热端结点之间的温差。同时通过压电膜响应机械应变而产生电能以及检验质量块控制对振动频率的响应，有效利用外部振动产生电能。

主权项

1.一种基于悬臂式MPEG和MTEG的热能与振动能多能互补的微型自供能装置，由顶部的MTEG结构和底部的悬臂式MPEG结构耦合构成，其特征在于，顶部的MTEG结构包括：微型温差发电结构硅基(12)、所述微型温差发电结构硅基(12)底部沉积的多晶硅衬底层(14)、沉积在所述多晶硅衬底层(14)底部的多个成阵列排布的P型微型热电臂(19)和N型微型热电臂(16)，在由所述P型微型热电臂(19)和所述N型微型热电臂(16)构成的热电偶两端分别设有顶部真空腔(13)和底部真空腔(21)，所述P型微型热电臂(19)的冷端结点和所述N型微型热电臂(16)的冷端结点与所述底部真空腔(21)的内侧壁接触，所述底部真空腔(21)下还设有用于散热的保护金属层(15)；底部的悬臂式MPEG结构包括：具有硅基的压电结构(23)和用于容纳检验质量块(10)的微型压电发电结构框架(9)，所述压电结构(23)的微型压电发电结构硅基(8)底部通过耦合框架(20)耦合到所述微型压电发电结构框架(9)的底部支撑部上构成悬臂式结构，所述微型压电发电结构框架(9)的上臂支撑部与所述微型温差发电结构硅基(12)的侧壁固定；所述压电结构(23)包括微型压电发电结构硅基(8)、置于所述微型压电发电结构硅基(8)上的构成一对电极的上电极(2)和下电极(7)以及夹在所述上电极(2)和下电极(7)之间的产生电能的压电膜(6)；所述微型压电发电结构框架(9)具有预设尺寸的微型压电发电结构空腔(22)，所述检验质量块(10)位于所述微型压电发电结构空腔(22)内通过所述耦合框架(20)耦合到所述微型压电发电结构硅基(8)上端面；所述悬臂式MPEG结构还包括分别与所述上电极(2)和所述下电极(7)连接的上电极垫(3)和下电极垫，所述上电极垫(3)和所述下电极垫通过细导线(4)连接到所述微型压电发电结构框架(9)的导线引出部(11)上将电能输送到自供能装置外的外接设备上。