[发明专利]能量收集器

说明书

本发明公开了一种能量收集器，包括悬臂梁、多个压电块、第一电极以及第二电极。悬臂梁包括用于固定设置的固定端和与固定端相反的自由端。压电块从固定端到自由端的方向上依次设置。压电块的极化方向与固定端到自由端的方向基本相同。在沿固定端到自由端的方向上，压电块的长度逐块增加。每个压电块包括靠近固定端的第一极和靠近自由端的第二极。第一电极和第二电极设置在悬臂梁上。第一电极与多个第一极连接，第二电极与多个第二极连接。在悬臂梁振动过程中，悬臂梁自固定端到自由端方向上的不同截面应力强度逐渐减小。因此，通过逐块增加压电块的长度，能够缩小不同压电块两端产生的电势差的差异，从而改善甚至消除压电块产生自充放电损耗。

技术领域

本发明涉及能量收集技术，尤其涉及一种能量收集器。

背景技术

能量收集器包括悬臂梁和设置在悬臂梁上的多个压电块，通过悬臂梁的自由端来接收环境中的振动能量(例如风能)产生振动进而使得压电块产生压电效应，再通过压电块两端的电极将压电块在震动过程中产生的电能进行收集和利用。然而，压电块的设置不合理可能导致悬臂梁上不同位置的压电块的两端产生的电势差存在很大的差异，当把压电块并联充电存储时，不同压电块之间会可能会出现自充放电现象，造成内部损耗，降低能量收集器的能效。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能量收集器。

本发明实施方式的能量收集器包括悬臂梁、多个压电块、第一电极以及第二电极。所述悬臂梁包括用于固定设置的固定端和与所述固定端相反的自由端。多个所述压电块从所述固定端到所述自由端的方向上依次设置。所述压电块的极化方向与所述固定端到所述自由端的方向基本相同。在沿所述固定端到所述自由端的方向上，所述压电块的长度逐块增加。每个所述压电块包括靠近固定端的第一极和靠近所述自由端的第二极。所述第一电极和所述第二电极设置在所述悬臂梁上。所述第一电极与多个所述第一极连接，所述第二电极与多个所述第二极连接。

本发明实施方式的能量收集器工作时，所述自由端可以感受环境中的振动能量发生振动，使得多个所述压电块产生压电效应输出工作电压。一般的，压电效应产生的电势差与所述压电块的内部应力和所述压电块两端电极之间的距离成正比。由于在所述悬臂梁振动过程中，所述悬臂梁自所述固定端到所述自由端方向上的不同截面应力强度逐渐减小。因此，通过沿所述固定端到所述自由端的方向逐块增加所述压电块的长度，能够缩小不同所述压电块两端产生的电势差的差异，甚至使得不同所述压电块两端产生的电势差相同，从而改善甚至消除所述压电块产生自充放电损耗，提高能效。

在某些实施方式中，所述悬臂梁包括基底层和设置在所述基底层上的绝缘层，所述第一电极和所述第二电极均设置在所述绝缘层上。

在某些实施方式中，所述能量收集器包括固定支座，所述固定端固定于所述固定支座上，所述固定支座与所述固定端一体成型。

在某些实施方式中，所述固定支座呈矩形块状，所述固定支座的宽度与所述基底层的宽度基本相同，所述固定支座的侧面与所述基底层的侧面基本垂直连接，所述固定支座的顶面与所述基底层的底面基本平齐。

在某些实施方式中，所述能量收集器包括质量块，所述自由端固定于所述质量块上，所述质量块与所述自由端一体成型。

在某些实施方式中，所述质量块呈矩形块状，所述质量块的宽度与所述基底层的宽度基本相同，所述质量块的侧面与所述基底层的侧面基本垂直连接，所述固定支座的顶面与所述基底层的底面基本平齐。

在某些实施方式中，所述悬臂梁基本呈矩形片状，并包括矩形顶面，所述压电块基本呈矩形块状，所述压电块的极化方向与所述固定端到所述自由端的方向基本相同。

在某些实施方式中，相邻的所述第一电极与所述第二电极间隔设置，相邻的所述第一电极与所述第二电极之间的间隔距离相同。