压电能量采集器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107819410A(43)申请公布日2018.03.20(21)申请号201610822204.2(22)申请日2016.09.13(71)申请人广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院地址528300广东省佛山市顺德区大良南国东路9号申请人中山大学(72)发明人高荣岗郭远祥叶涛(74)专利代理机构广州华进联合专利商标代理有限公司44224代理人林青中(51)Int.Cl.H02N2/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称压电能量采集器(57)摘要本发明涉及一种压电能量采集器，其采用两块柔性电路板夹设压电陶瓷片构成压电单元。该压电能量采集器因采用柔性电路板作为压电单元的基板，柔性高，具有良好的导电性，便于装联焊接，柔性电路板可以自由的弯曲、卷绕、折叠，也可以任意伸缩移动，并且具有质量轻、厚度薄的特点，可大大减少整个压电能量采集器的体积和重量。由于柔性电路板较柔软，对振动的敏感性高，只要有晃动，就能感知，从而显著提高了该压电能量采集器对振动的敏感性。压电单元具有多个压电陶瓷片，形成蜂窝结构，因而该压电能量采集器具有多个谐振频率点，可以感知环境中不同频率的振动能量，带宽较宽，且有利于提高整个压电能量采集器的输出电压。CN107819410ACN107819410A权利要求书1/1页1.一种压电能量采集器，其特征在于，包括支架及压电单元，所述压电单元的一侧固定在所述支架上且能够相对于所述支架摆动；所述压电单元包括第一柔性电路板、第二柔性电路板、压电陶瓷片、第一输出电极及第二输出电极；所述第一柔性电路板与所述第二柔性电路板相对设置，所述压电陶瓷片设在所述第一柔性电路板与所述第二柔性电路板之间且两侧分别与所述第一柔性电路板及所述第二柔性电路板通过导电胶粘接，所述压电陶瓷片呈规则形状，所述压电陶瓷片有多个，多个压电陶瓷片形成多排且每排相邻的压电陶瓷片之间具有间隔，相邻两排的压电陶瓷片错位设置，所述第一输出电极与所述第一柔性电路板电性连接，所述第二输出电极与所述第二柔性电路板电性连接。2.如权利要求1所述的压电能量采集器，其特征在于，所述压电陶瓷片呈圆形。3.如权利要求2所述的压电能量采集器，其特征在于，所述压电陶瓷片的直径为4mm-35mm。4.如权利要求3所述的压电能量采集器，其特征在于，每排相邻的两个导电陶瓷片之间相距0.5mm-5mm。5.如权利要求1所述的压电能量采集器，其特征在于，所述压电陶瓷片呈正六边形。6.如权利要求5所述的压电能量采集器，其特征在于，所述压电陶瓷片的最长的对角线长度为4mm-35mm。7.如权利要求7所述的压电能量采集器，其特征在于，每排相邻的两个压电陶瓷片之间相距0.5mm-5mm。8.如权利要求1～7中任一项所述的压电能量采集器，其特征在于，所述第一柔性电路板与所述第二柔性电路板大小及形状相同，且边缘对齐设置。9.如权利要求8所述的压电能量采集器，其特征在于，所述第一柔性电路板及所述第二柔性电路板均为(40-80)mm*(15-30)mm的矩形；所述支架满足能够完全固定住所述柔性电路板的较短的侧边。10.如权利要求9所述的压电能量采集器，其特征在于，所述压电单元的厚度为0.5mm-5mm。2CN107819410A说明书1/4页压电能量采集器技术领域[0001]本发明涉及能源设备领域，尤其是涉及一种压电能量采集器。背景技术[0002]能源问题是当今世界最为关注的热点话题。各国研究员都在一直努力的寻找和开发新的能源。在最近几年，随着无线传感网络的高速发展，无线传感网络得到了广泛的应用。尤其是传感结点尺寸的减少、重量轻，消耗功率大大减少，所以传感结点在各个领域应用得到了广泛的利用，如用于工业、农业、通信、国防、航空航天、医学领域。低功耗、小尺寸、低成本的传感结点，能够通过无线通信方式组成分布式、自组织的无线传感网络。大多数的无线传感网络都是通过电池供给能量，但无线传感体积微小，自身携带电池能量有限，不能够满足长期供电的需求。如有些传感器被安装在野外，或者用于野生动物的跟踪与定位装置，当电池用完电后，更换电池特别麻烦，也增加一定的成本问题，尤其对于那些深山野外的地方，更换电池更加困难，并且当电池用完以后丢掉具有污染环境问题。根据众多问题，研究者寻求新的能源，为那些传感网络结点提供永不枯竭的能量，所以自供能技术得到广泛的应用。自供能即能量采集，是将环境中其他形式的能量转化成电能，为电子设备提供能量，尽管环境中的能量非常微弱，但由于微功耗产品所消耗的能量降到微瓦到毫瓦数量级别，这使得采集环境中的能量为电子设备供电成为了可能。环境中存在许多能量，如太阳能、振动能、热能、人体能，但太阳能、热能受环境气候