[发明专利]一种MEMS多频振动的电磁能量收集器

说明书

本发明属于能量收集技术领域，具体涉及一种MEMS多频振动的电磁能量收集器，包括上层部分和下层部分，上层部分包括能量收集器结构、感应线圈，下层部分包括支撑框架、永磁体，支撑框架的中心处设置有凹槽，永磁体粘合在支撑框架凹槽的中央位置，永磁体的上方设置有能量收集器结构，能量收集器结构上设置有感应线圈。本发明提出的能量收集器利用回折梁结构工作频带宽的特点，极大地提高能量收集器的带宽，并且不需要外加激励，具有结构简单、灵敏度高、可靠性好，易批量化生产、制作成本低，功率输出高等优点。本发明用于能量的收集。

技术领域

本发明属于能量收集技术领域，具体涉及一种MEMS多频振动的电磁能量收集器。

背景技术

近年来，随着MEMS技术和集成电路的迅速发展，传感器尺寸越来越小，功耗越来越低，极大的促进了物联网和智能产品的发展，改善人们的生活方式。而这些传感器供电方式主要采用聚合物电池，需要定期充电或更换电池，另外在设备检测和故障诊断的应用中，当电量耗尽且无法及时更换时会造成严重后果，这将极大地限制MEMS传感器的发展由于振动能量的是自然界中最广泛存在的能量之一，获取振动能量的微型振动能量收集器具有尺寸小、寿命长、功率密度高、可靠性高、易与传感器及电路单片集成、可批量生产等显著的优点，在补充或取代传统电池供电方面具有极大的潜力。因此基于环境振动能量获取并转换为电能的微型振动能量收集器已经成为研热点。能量收集器可以将环境中的能量转换成电能，这一方式正逐渐成为各国重视的一种新型环保能源。近些年来，各国研究人员在微型振动能量收集器的工作原理、结构、材料、加工工艺等方面都展开许多研究。但目前大多数微型振动能量收集器仍存在工作频带窄等问题(即只有在谐振频率处有峰值电压输出，当外界振动频率离开谐振频率后输出电压迅速下降)，这一点极大地降低了微型振动能量收集器对环境的适应性。

发明内容

针对上述目前大多数微型振动能量收集器仍存在工作频带窄的技术问题，本发明提供了一种结构简单、加工方便、稳定性好、工作频带宽及功率输出高的MEMS多频振动的电磁能量收集器。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种MEMS多频振动的电磁能量收集器，包括上层部分和下层部分，所述上层部分设置在下层部分的上方，所述上层部分包括能量收集器结构、感应线圈，所述下层部分包括支撑框架、永磁体，所述支撑框架的中心处设置有凹槽，所述永磁体粘合在支撑框架凹槽的中央位置，所述永磁体的上方设置有能量收集器结构，所述能量收集器结构上设置有感应线圈。

所述能量收集器结构包括外框、回折型正交梁、质量块、直梁，所述回折型正交梁、直梁均有四个，所述外框通过回折型正交梁、直梁与质量块连接。

所述感应线圈包括第一感应线圈、第二感应线圈、第三感应线圈，所述第一感应线圈设置在质量块的中心处，所述第二感应线圈、第三感应线圈设置在质量块的两侧。

所述回折型正交梁包括第一检测梁、第二检测梁和检测梁连接块，所述第一检测梁通过检测梁连接块与第二检测梁连接。

所述第一感应线圈、第二感应线圈、第三感应线圈的一端分别连接有第一电极引线、第二电极引线、第三电极引线，所述第一电极引线、第二电极引线、第三电极引线分别通过第一引线、第二引线、第三引线连接有第一电极、第二电极、第三电极，所述第一感应线圈、第二感应线圈、第三感应线圈的另一端分别连接有第四电极、第五电极、第六电极。

所述第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、第五电极、第六电极均设置在能量收集器结构的外框上。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

本发明提出的MEMS能量收集器，具有结构简单，加工方便，稳定性好、工作频带宽及功率输出高等优点；本发明提出的能量收集器利用回折梁结构工作频带宽的特点，极大地提高能量收集器的带宽，并且不需要外加激励，具有结构简单、灵敏度高、可靠性好，易批量化生产、制作成本低，功率输出高等优点。

附图说明