基于磁铁/压电的宽频带振动能量采集器.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(10)申请公布号CNCN103595295103595295A(43)申请公布日2014.02.19(21)申请号201310589691.9(22)申请日2013.11.20(71)申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙坪坝正街174号(72)发明人邱景陈恒佳文玉梅李平(74)专利代理机构北京同恒源知识产权代理有限公司11275代理人赵荣之(51)Int.Cl.H02N2/18(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图2页附图2页(54)发明名称基于磁铁/压电的宽频带振动能量采集器(57)摘要本发明公开了一种基于磁铁/压电的宽频带振动能量采集器，包括支撑机构、磁路机构、磁铁/压电换能器和悬臂梁，所述磁铁/压电换能器处于磁路机构气隙磁场空间内，所述磁路机构和磁铁/压电换能器中的一者或者同时通过悬臂梁与支撑机构连接；当能量采集器在感受到外部环境中的振动时，磁铁/压电换能器在磁路机构气隙磁场空间内作往复运动，从而产生电输出。本发明提供了一种适用于微弱振动的能量采集器，其磁电转换效率较高，且拓宽了能量采集响应的频率带宽。CN103595295ACN103592ACN103595295A权利要求书1/1页1.基于磁铁/压电的宽频带振动能量采集器，其特征在于：包括支撑机构（1）、磁路机构（3）、磁铁/压电换能器（2）和悬臂梁（4），所述磁铁/压电换能器（2）处于磁路机构（3）气隙磁场空间内，所述磁路机构（3）和磁铁/压电换能器（2）中的一者或者同时通过悬臂梁（4）与支撑机构（1）连接；当能量采集器在感受到外部环境中的振动时，磁铁/压电换能器（2）在磁路机构（3）气隙磁场空间内作往复运动，从而产生电输出。2.根据权利要求1所述的磁铁/压电的宽频带振动能量采集器，其特征在于：所述磁铁/压电换能器（2）为包括磁铁（2-1）和压电材料（2-3）交替叠放的多层复合结构。3.根据权利要求2所述的磁铁/压电的宽频带振动能量采集器，其特征在于：所述磁铁/压电换能器（2）还包括齿状的刚性结构（2-2），所述刚性结构（2-2）放置于磁铁（2-1）和压电材料（2-3）之间，所述刚性结构（2-2）受磁铁（2-1）的挤压使压电材料产生形变。4.根据权利要求3所述的磁铁/压电的宽频带振动能量采集器，其特征在于：所述刚性结构（2-2）与压电材料（2-3）接触的面为齿形面或锥形面；刚性结构（2-2）与磁铁（2-1）接触的面为平面。5.根据权利要求1所述的磁铁/压电的宽频带振动能量采集器，其特征在于：所述悬臂梁（4）上设置有质量块（5），所述质量块由非导磁材料制成。6.根据权利要求1所述的磁铁/压电的宽频带振动能量采集器，其特征在于：所述磁路机构包括非导磁的磁路支架（3-5）和设置在磁路支架（3-5）两侧的磁路（3-1），所述磁路支架（3-5）和磁路（3-1）彼此连接；同一磁路（3-1）上设置有相对的磁路拖台（3-2），每个磁路拖台（3-2）上设置一个磁路磁铁（3-3），磁路磁铁（3-3）与磁铁/压电换能器（2）正对时产生排斥力；所述磁路（3-1）上还设置有用于改变磁路拖台（3-2）与磁铁/压电换能器（2）之间距离的磁路槽（3-4）。7.根据权利要求1所述的磁铁/压电的宽频带振动能量采集器，其特征在于：所述支撑机构（1）包括底座（1-1）、紧固条（1-2）和相对设置在底座上的支架Ⅰ（1-8）与支架Ⅱ（1-3）；悬臂梁（4）通过紧固条（1-2）连接在支架Ⅰ上；底座（1-1）上设置有用于改变两支架距离的导轨Ⅰ（1-6）；所述支架Ⅱ（1-3）上设置有用于连接磁铁/压电换能器（2）的拖台（1-4）或悬臂梁；支架Ⅱ（1-3）上还设置有用于改变拖台或悬臂梁高度的导轨Ⅱ（1-7）；所述底座上还置有用于连接外界激励的连接孔（1-5）。8.根据权利要求1所述的磁铁/压电的宽频带振动能量采集器，其特征在于：所述支撑机构（1）由非导磁材料制成。2CN103595295A说明书1/4页基于磁铁/压电的宽频带振动能量采集器技术领域[0001]本发明涉及机械能转换为电能输出的领域，具体涉及一种基于磁铁/压电的宽频带振动能量采集器。背景技术[0002]半导体制造技术的不断进步使得电子器件和产品向微型化方向发展，蓝牙技术和低功耗通讯标准（如Zigbee和IEEE802.15.4）的出现很大程度上推动了微型无线传感网络和通讯节点的研究。微机电系统由于其功耗低、体积小、性能好、可批量生产的特点正在飞速发展。但是与无线传感产品和微机电系统的器件的体积减小相比，供电成为其发展的很大障碍。目前给这些系统供电主要依靠电池和供电线。电池的缺点：寿命短、存储容量有限、对环境的危害大；供电线的缺点：成本高、更