[发明专利]压电磁电震动发电装置及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微纳电子技术领域，尤其涉及一种压电磁电震动发电装置及制造方法。

背景技术

随着微机电系统(MEMS)技术的快速发展与应用，带动了无线传感网络技术的发展，其中，在工业，航天，通讯，商业，消费及军事领域逐步实现了商业化应用，一个十分严重的问题是如何保障这些无线传感单元的电能供给，传统工业较为流行的做法是使用电池，由于构成无线传感网络及系统的单元器件数量庞大，体积微小，位置分散，这就要求其供电器件具有体积小，效能高，易集成，无人看管及无人值守等特点，采用传统电池已经不能满足无线传感网络及系统的发展要求。为此，美国专利US20070284969揭示了一种压电震动发电装置，该装置利用设置在一端的重力块使平板弯曲，敷设在平版表面的PZT因弯曲变形而产生电能，然而因为结构尺寸的限制，因为悬臂梁的形变大小与杆长及厚度有关，由于结构及成本的限制，悬臂梁不可能太长，厚度也不能太薄,这就限制了其位移及PZT形变，因而限制了其发电效率，杆越长，防冲击效果越差，所以，为满足输出的要求，杆尽可能短，这样，共振频率就高，因此该装置所设PZT的形变小，共振频率高，输出效率低，而且，防冲击效果差。中国专利申请号200810023882也揭示了一种压电震动发电装置，该装置也用贴附在悬臂梁表面的PZT因形变而产生电能，这种方案也有形变小，输出效率低，防冲击效果差等不足。本发明克服了上述不足，而且具有体积小，发电效率高，制作简单，易实现产业化。

因此，急需一种可以解决上述问题的压电震动发电装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种压电磁电震动发电装置，该压电磁电震动发电装置共振频率低,使振动结构具有高防冲击能力，且具有较高的发电效率，可以满足无线传感网络及系统的发展要求。

本发明的另一目的是提供一种压电磁电震动发电装置的制造方法，该方法制造成的压电磁电震动发电装置共振频率低,使振动结构具有高防冲击能力，且具有较高的发电效率，可以满足无线传感网络及系统的发展要求。

为了实现上有目的，本发明公开了一种压电磁电震动发电装置，该压电磁电震动发电装置包括基座、至少一个发电部件及至少两个安装于所述基座上的导电焊针，所述基座呈中空结构，所述发电部件包括周沿支撑于所述基座上的弹性板、设于所述弹性板上的压电片及安装于所述弹性板中间的自由振子，所述压电片与所述导电焊针电连接以输出电能；所述弹性板包括至少一层柔性薄膜和至少一组敷设于所述柔性薄膜上的线圈，且所述线圈与所述导电焊针电连接以输出电能。

与现有技术相比，本发明所述弹性板的周沿全部或者部分的支撑于所述基座上，使得压电磁电震动发电装置移动或者晃动时，所述弹性板在自由振子的作用下沿所述弹性板的轴线(贯穿弹性板的中心且垂直于所述弹性板的直线)方向震动，共振频率低、形变大、发电效率高；另一方面，本发明所述弹性板由柔性材料制成，使得所述弹性板具有较好的柔性，且所述弹性板之柔性薄膜上还铺设有线圈，使得所述弹性板具有足够的刚度，以使所述发电部件具有高防冲击能力，发电效率高；再一方面，本发明也使得所述线圈构成了WI-FI技术中的接受端，从而可以通过所述线圈接收WI-FI基站发射的电磁信号并转换为电信号，本发明通过敷设于所述柔性薄膜上的所述线圈吸收环境中的电磁能如WI-FI信号并转成电压信号从而储能或对外输出电能，提高了该压电磁电震动发电装置的发电效率。

较佳地，所述线圈具有若干组，若干组所述线圈相互串联和/或并联。

较佳地，所述线圈环绕所述弹性板的中心且呈螺旋状布设。所述线圈环绕所述弹性板的中心且呈间歇式环状分布。

较佳地，所述线圈具有若干组，每一组所述线圈沿所述弹性板的中心呈放射状排列布设，所述若干组线圈相互串联和/或并联；具体地，每一组所述线圈盘旋地设于所述柔性薄膜上且呈扇形。

较佳地，所述线圈环绕所述弹性板的中心且呈间隔式环状分布。当然，所述线圈还可以通过其他的缠绕、盘旋等铺设方法铺设于所述柔性薄膜上，例如可以将所述线圈缠绕呈迷宫状、回字形等。

较佳地，所述柔性薄膜包括中间活动部、以一定间距环绕所述中间活动部的边沿安装部和位于所述中间活动部和边沿安装部之间的布线部，所述线圈全部或者部分敷设于所述布线部上，结构紧凑。其中，所述布线部通过蚀刻工艺成型于所述柔性薄膜上，一体成型，成本低廉、制作精度高。