[发明专利]具有通气孔结构的振动能量采集器

说明书

一种具有通气孔结构的振动能量采集器，包括：谐振结构，用于在外部驱动的作用下运动，并将运动产生的机械能转换为电能；至少一个通气孔，设置于所述谐振结构上，用于通气以减小所述谐振结构运动时的空气阻尼力。上述具有通气孔结构的振动能量采集器的谐振结构上设置有通气孔，当运动极板运动时，部分阻碍运动的薄膜空气会被挤压进入通气孔并被排出，可以降低空气阻尼力，增加器件的对外输出电能。

技术领域

本发明涉及能量采集技术领域，特别是涉及具有通气孔结构的振动能量采集器。

背景技术

振动能量采集器可以将环境中普遍存在的振动能转换为电能，为负载供电。振动能量采集器有电磁式、静电式和压电式。其中，静电式振动能量采集器与IC(IntegratedCircuit，集成电路)和MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)工艺相兼容，通过简单的MEMS加工过程，就可以得到小尺寸、高能量密度和高转换效率的器件。压电式振动能量采集器具有结构简单、能量密度高、寿命长等优点，因此得到广泛使用。

振动能量采集器的主要结构是一个谐振结构，谐振结构在外部驱动源驱动下运动，并将机械能转换电能，从而对外输出电信号。

在实现传统技术的过程中发明人发现：

谐振结构在受外部驱动时，会由于谐振结构内部的薄膜空气产生阻碍运动的空气阻尼力，从而导致能量损失，降低对外输出电能。

发明内容

基于此，有必要针对谐振结构运动时受空气阻尼力的影响导致能量损失的问题，提供一种具有通气孔结构的振动能量采集器。

一种具有通气孔结构的振动能量采集器，包括：

谐振结构，用于在外部驱动的作用下运动，并将运动产生的机械能转换为电能；

至少一个通气孔，设置于所述谐振结构上，用于通气以减小所述谐振结构运动时的空气阻尼力。

上述具有通气孔结构的振动能量采集器的谐振结构上设置有通气孔，当运动极板运动时，部分阻碍运动的薄膜空气会被挤压进入通气孔并被排出，可以降低空气阻尼力，增加器件的对外输出电能。

在其中一个实施例中，所述谐振结构包括静电单元，所述静电单元包括固定极板和相对所述固定极板设置的运动极板。

在其中一个实施例中，所述固定极板和/或所述运动极板上设置有至少一个通气孔。当运动极板朝向固定极板运动时，部分阻碍运动的薄膜空气会被挤压进入通气孔并被排出，可降低空气阻尼力，使得运动极板的运动移位增加，器件的对外输出电能增加。

在其中一个实施例中，所述固定极板和/或所述运动极板上设置有防静电吸附凸点。防吸附凸点可防止由于静电吸附力导致的固定极板和运动极板的相互接触粘附。

在其中一个实施例中，所述运动极板包括支撑框、悬臂梁和静电质量块，所述支撑框为中空结构，用于放置所述静电质量块，所述悬臂梁连接所述支撑框和所述静电质量块。

在其中一个实施例中，所述静电单元还包括偏置电压生成装置，用于生成偏置电压，为所述固定极板和所述运动极板提供固定电场。

在其中一个实施例中，所述偏置电压生成装置包括驻极体，所述驻极体中存在电荷分布。

在其中一个实施例中，所述谐振结构包括压电单元，所述压电单元包括固定端和振动端，所述振动端的一端连接所述固定端，所述振动端的另一端悬空。

在其中一个实施例中，所述振动端包括支撑结构和压电质量块，所述支撑结构的一端连接固定端，所述支撑结构的另一端连接压电质量块。

在其中一个实施例中，所述支撑结构上设置有至少一个通气孔。

附图说明