[发明专利]一种MEMS能量收集器

说明书

本发明属于微惯性导航仪器测量仪器仪表零部件的技术领域，具体涉及一种MEMS能量收集器。本发明与背景技术相比具有明显的先进性，此能量收集器是采用MEMS工艺，以键合基板为载体，在外框上设置外框、敏感质量块和组合梁，并与外框吻合连接，在键合基板凹槽对称设置结构一样的永磁体，在敏感质量块上设置检测导线、引线电极和引线，检测组合梁由连接块、活动梁组成，此陀螺能量收集器设计合理简单、易单片集成、使用方便，整体结构合理简单，无需驱动，易小型化，是十分理想的用于收集能量的微型MEMS能量收集器。

技术领域

本发明属于微惯性导航仪器测量仪器仪表零部件的技术领域，具体涉及一种MEMS能量收集器。

背景技术

能量收集器是利用太阳能、温度梯度、声波振动,机械振动等，以实现无限的器件寿命。在现代建筑、交通、环保、电力、医疗卫生、消费电子等领域和民用领域发挥着重要作用。

目前，振动机械能转化为电能的方法有三种:压电式、静电式, 电磁式，其中:静电收集器由于其需要启动电压,并且静电器件产生的是高电压、低电流和高输出阻抗,还要考虑到晶元应用中电极短路问题,这些导致通过静电产生电能的方式很难实现器件的商业化。电磁感应是根据法拉第定律,由振动时磁体和线圈之间的相对运动或者磁场的变化产生了电流,电流的强度依赖于磁场的强度、相对运动速度和线圈的匝数。其模型比较成熟,而且被广泛应用在许多电能收集器中。目前,大尺寸、性能好的体磁铁、多转数和宏范围的线圈在大系统中都已得到了实现，而对于微惯性导航仪器测量仪器仪表零部件的技术领域，针对能量收集器不能小型化的技术缺陷，目前还未出现相关的公开文件、及相关专利。

发明内容

本发明的目的就是针对能量收集器不能小型化这一不足，设计一种无驱动的、微型的、易集成的MEMS能量收集器，使能量收集器更加简单、更加微型化。

一种MEMS能量收集器，所述MEMS能量收集器应用电磁感应原理产生能量，所述MEMS能量收集器包括：

作为载体的键合基板，所述键合基板内经过加工刻蚀形成第一凹槽、第二凹槽，并分别在第一凹槽、第二凹槽内设置用于提供磁场的第一永磁铁、第二永磁体；

所述键合基板上固定设置所述外框，所述外框内构成的框架空间内设置敏感质量块，并所述敏感质量块通过组合梁结构与外框连接；

所述敏感质量块上设置用于切割磁感线的检测线圈，所述检测线圈的一端与第二电极连接，另一端通过引线电极、及引线与第一电极连接。

进一步地，所述组合梁结构包括第一组合梁、第二组合梁、第三组合梁、第四组合梁；

所述敏感质量块的四侧位置分别设置所述第一组合梁、第二组合梁、第三组合梁、第四组合梁连接，所述敏感质量块位于所述外框的中心位置。

进一步地，所述检测线圈整体结构为“回”形线圈结构，所述检测线圈的一端为引线电极，并设置在所述敏感质量块的中央位置，另一端回折设置并通过所述第二电极连接至外部电路。

进一步地，所述第一组合梁包括至少两个活动梁、及一个连接块，所述连接块呈“T”形结构，厚度与各组合梁和敏感质量块的厚度一致；

所述活动梁呈“细长梁”结构，所述连接块的两侧对称设置所述活动梁，并同一个组合梁的两个活动梁相互平行。

进一步地，所述外框为一个方形框架结构，所述外框位于所述键合基板上，并与键合基板长宽尺寸一致，外框与键合基板吻合连接，并粘结固牢。

进一步地，所述连接块与所述活动梁非接触的一端与所述外框相互连接。

进一步地，所述第一永磁体、第二永磁体采用铁磁薄膜。

进一步地，所述引线为弯折的导线结构，在所述引线一端与所述引线电极相互连接，另一端通过所述第一电极连接至外部电路。