[实用新型]一种微型压电和电容复合能量采集器

说明书

技术领域

本实用新型属于能量采集技术领域，特别是一种结构简单、坚固，能获得较大的输出功率的微型压电和电容复合能量采集器。

背景技术

能量收集技术是依据半导体领域发展起来的高新技术，这项技术可以利用周围的环境如阳光、风力、潮汐、振动等来采集能量，从而解决无线电传感器在能源自给上的瓶颈。

由机械振动能转化成电能的技术已经得到了广泛的研究，然而电容式振动能量采集器与MEMS(微机电系统)工艺有着更好的兼容性，因此具有更好的发展前景。电容式振动能量采集器通过电容量的改变，由此引起电压或者电量的改变，通过负载，形成电流，将振动能转化成电能，其结构简单，加工方便，无有害气体排放，是一种新型的节能环保装置。但是如何简化电容式能量采集器的结构，让其结构更为坚固可靠，并且获得较大的输出能量，一直是研究人员需要解决的问题。

目前，基于MEMS技术的电容式振动能量采集器中，弹簧系统大多用硅梁，但是硅梁的制造工艺复杂，在实际工作中，如果外部载荷过大，将导致梁的断裂。

顾卿赟在《微型电容式振动能量采集器设计》(农业装备技术2014.10)中提出一种以PDMS作为采集器的弹性材料的微型电容式振动能量采集器，但只是一单层可变电容构件，且需要附加一质量块来获得较大的位移。

经检索，授权号为CN105186922A的中国实用新型专利公开了一种微型压电和电容复合振动能量采集器，压电能量采集单元与支撑体上部连接，该支撑体下部键合在基体上，在该支撑体的内部有电容能量采集单元，该电容能量采集单元中有电解质。但是上述专利结构复杂，对于微型器件，制造非常困难。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种微型压电和电容复合能量采集器，结构简单，输出功率大。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：

一种微型压电和电容复合能量采集器，包括自上而下依次叠放的压电能量采集单元1、第一电容能量采集单元2、第二电容能量采集单元3；

所述压电能量采集单元1包括自上而下依次叠放的上压电极板11、压电层12、下压电极板13；

所述第一电容能量采集单元2包括自上而下依次叠放的第一上电容极板21、第一下电容极板22，所述第一下电容极板22的上表面附着有第一二氧化硅薄膜23，在所述第一上电容极板21的下表面与第一二氧化硅薄膜23之间均布着多个上弹性块24；

所述第二电容能量采集单元3包括自上而下依次叠放的第二上电容极板31和第二下电容极板32，所述第二上电容极板31的下表面附着有第二二氧化硅薄膜33，在所述第二下电容极板32的上表面与第二二氧化硅薄膜33之间均布着多个下弹性块34。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点为：

本实用新型以PDMS聚二甲硅氧烷(PDMS)为弹性体，比硅梁具有更好的弹性结构，采用压电和双电容复合作用进行振动能量采集，压电能量采集单元既自身采集能量，又可作为电容的附加质量，不但能获得较大的输出功率，而且结构简单、坚固。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型微型压电和电容复合能量采集器的结构示意图。

图中，上压电极板11、压电层12、下压电极板13、

第一上电容极板21、第一下电容极板22、第一二氧化硅薄膜23、上弹性块24、

第二上电容极板31、第二下电容极板32、第二二氧化硅薄膜33、下弹性块34。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型微型压电和电容复合能量采集器，包括自上而下依次叠放的压电能量采集单元1、第一电容能量采集单元2、第二电容能量采集单元3；

所述压电能量采集单元1包括自上而下依次叠放的上压电极板11、压电层12、下压电极板13；

所述第一电容能量采集单元2包括自上而下依次叠放的第一上电容极板21、第一下电容极板22，所述第一下电容极板22的上表面附着有第一二氧化硅薄膜23，在所述第一上电容极板21的下表面与第一二氧化硅薄膜23之间均布着多个上弹性块24；

所述第二电容能量采集单元3包括自上而下依次叠放的第二上电容极板31和第二下电容极板32，所述第二上电容极板31的下表面附着有第二二氧化硅薄膜33，在所述第二下电容极板32的上表面与第二二氧化硅薄膜33之间均布着多个下弹性块34。