一種壓電電磁復合式微能源裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種壓電電磁復合式微能源裝置。現有裝置中的質量塊本身并不發電，會降低輸出功率密度。本實用新型專利技術包括基座、壓電發電組和磁性發電組。壓電發電組包括基板，基板的兩面設置有壓電片，壓電片的外表面覆有金屬電極層。磁性發電組包括鐵芯和磁鐵，鐵芯外纏有漆包線，鐵芯和磁鐵中的一個固定設置在基板自由端的下表面，另一個采用一對，設置在水平底座上。壓電發電組通過壓電片彎曲形變發電，磁性發電組通過切割磁力線發電。本實用新型專利技術在充分考慮壓電式微能源裝置結構的基礎上，在壓電式微能源裝置上復合電磁式微能源裝置，使質量塊本身也發電的微能源裝置，提高了裝置的輸出功率密度。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于壓電
，涉及一種壓電電磁復合式微能源裝置，具體是一種給傳感系統、致動系統、智能系統等各種嵌入式微系統提供能源的裝置。
技術介紹
微能源裝置是一種通過自動采集環境中的振動能量，供給電子電路能量的裝置，可用于植入人體的生物傳感器、置于汽車輪胎內部的胎壓監測系統、工廠電機中的分布式傳感器系統等。利用環境的振動能來給系統供電的微能源裝置，相對于傳統的鋰電池具有輸出功率密度不隨時間變化的特點，如使用一年，壓電式微能源裝置的輸出功率密度為250μ / cm3，電磁式微能源裝置的輸出功率密度為10 μ W/cm3，不可充電鋰離子電池的輸出功率密度為45PW/ cm3 ;使用十年，壓電微能源裝置的輸出功率密度依然為250μ / cm3，電磁式微能源裝置的輸出功率密度依然為lOyW/cm3，不可充電Li離子電池的輸出功率密度則為35PW/ cm3。從中可以看出，鋰離子電池的輸出功率密度隨時間的推移，會降低。而采·集環境振動能的微能源裝置則不會，同時以壓電式微能源裝置的輸出功率密度為最高。目前壓電式微能源裝置多為懸梁結構，通常在懸梁頂端設置質量塊，以降低其頻率。但質量塊本身并不發電，會降低輸出功率密度。
技術實現思路
本技術的目的就是克服現有技術的不足，提供一種高輸出功率密度的壓電電磁復合式微能源裝置，適合在生物傳感器、胎壓監測、電機檢測等系統中使用。本技術包括基座、壓電發電組和磁性發電組。所述的基座的截面為L形，包括水平底座和豎直設置在水平底座上的壓電發電組安裝座。所述的壓電發電組包括基板、壓電片和金屬電極層，基板的固定端固定設置在壓電發電組安裝座上、自由端懸空；所述的基板為長條形的金屬片，采用彈性金屬材料；基板的兩面分別設置有壓電片，壓電片的一面與基板固定連接，另一面覆有金屬電極層；金屬電極層上連接有壓電發電組正極弓I線，基板上連接有壓電發電組負極弓I線。所述的磁性發電組包括鐵芯和磁鐵，鐵芯外纏有漆包線，漆包線的兩頭分別連接有磁性發電組正極引線和磁性發電組負極引線；磁性發電組正極引線與壓電發電組正極引線連接，作為微能源裝置的正極引線；磁性發電組負極引線與壓電發電組負極引線連接，作為微能源裝置的負極引線。所述的鐵芯或磁鐵固定設置在基板自由端的下表面；如果鐵芯固定在基板上，兩個磁鐵固定設置在水平底座上，且兩個磁鐵分設在鐵芯在水平底座投影上的兩邊，當鐵芯運行到最低時，鐵芯上的線圈完全處于兩個磁鐵之間；如果磁鐵固定在基板上，兩個鐵芯固定設置在水平底座上，且兩個鐵芯分設在磁鐵在水平底座投影上的兩邊，當磁鐵運行到最低時，磁鐵完全處于兩個鐵芯上的線圈之間。所述基板的材料為磷青銅，所述壓電片的材料為摻雜鋯鈦酸鉛陶瓷、或ZnO、或A1N、或 PVDF。工作時，基板的自由端在受力或者共振的情況下上下移動，壓電發電組的壓電片發生彎曲形變，產生電荷；同時磁性發電組通過切割磁力線進行發電；設置在基板自由端的鐵芯或磁鐵作為壓電發電組的質量塊，增加了壓電片彎曲程度。本技術在充分考慮壓電式微能源裝置結構的基礎上，提出在壓電式微能源裝置上復合電磁式微能源裝置，使質量塊本身也發電的微能源裝置，提高了裝置的輸出功率山/又O附圖說明圖I為本技術一個實施例的側面結構示意圖；圖2為圖I的正面結構示意圖；圖3為本技術另一實施例的側面結構示意圖；圖4為圖2的正面結構示意圖。具體實施方式實施例I.如圖I和2所示，壓電電磁復合式微能源裝置包括基座、壓電發電組和磁性發電組。基座的截面為L形，包括水平底座1-1和豎直設置在水平底座上1-1的壓電發電組安裝座1-2。壓電發電組包括基板2、壓電片和金屬電極層，基板2的固定端固定設置在壓電發電組安裝座1-2上、自由端懸空。基板為長條形的金屬片，采用彈性金屬材料，如磷青銅材料。基板的兩面分別設置有壓電片3-1和3-2，壓電片采用采用摻雜鋯鈦酸鉛材料，一面與基板2固定連接，另一面分別覆有金屬電極層4-1和4-2。金屬電極層4-1和4-2上連接有壓電發電組正極引線，基板2上連接有壓電發電組負極引線。磁性發電組包括鐵芯5和磁鐵7，鐵芯5外纏有漆包線6，漆包線的兩頭分別連接有磁性發電組正極引線和磁性發電組負極引線；磁性發電組正極引線與壓電發電組正極引線連接，作為微能源裝置的正極引線；磁性發電組負極引線與壓電發電組負極引線連接，作為微能源裝置的負極引線。鐵芯5采用一塊，固定設置在基板2自由端的下表面；磁鐵采用兩個，分別固定設置在水平底座1-1上，且兩個磁鐵7-1和7-2分設在鐵芯5在水平底座1-1投影上的兩邊，當鐵芯運行到最低時，鐵芯5上的漆包線6構成的線圈完全處于兩個磁鐵7-1和7-2之間。實施例2.如圖3和4所示，壓電電磁復合式微能源裝置包括基座、壓電發電組和磁性發電組。基座的截面為L形，包括水平底座1-1和豎直設置在水平底座上1-1的壓電發電組安裝座1-2。壓電發電組包括基板2、壓電片和金屬電極層，基板2的固定端固定設置在壓電發電組安裝座1-2上、自由端懸空。基板為長條形的金屬片，采用彈性金屬材料，如磷青銅材料。基板的兩面分別設置有壓電片3-1和3-2，壓電片采用采用摻雜鋯鈦酸鉛材料，一面與基板2固定連接，另一面分別覆有金屬電極層4-1和4-2。金屬電極層4-1和4-2上連接有壓電發電組正極引線，基板2上連接有壓電發電組負極引線。磁性發電組包括鐵芯5和磁鐵7，鐵芯5外纏有漆包線6，漆包線的兩頭分別連接有磁性發電組正極引線和磁性 發電組負極引線；磁性發電組正極引線與壓電發電組正極引線連接，作為微能源裝置的正極引線；磁性發電組負極引線與壓電發電組負極引線連接，作為微能源裝置的負極引線。磁鐵7采用一個，固定設置在基板2自由端的下表面；鐵芯采用兩塊，分別固定設置在水平底座1-1上，且兩個鐵芯5-1和5-2分設在磁鐵7在水平底座1-1投影上的兩邊，當磁鐵7運行到最低時，磁鐵7完全處于兩個鐵芯5-1和5-2上的漆包線6-1和6_2構成的線圈之間。實施例I和2中，基板的長度、寬度、厚度之比為a:b:c=20 40:5:1 ;壓電片同基板的長度比為d:e=2:2. 2 3. 5，厚度比為f :g=2 4:1 ;磁鐵對(或鐵芯對)的距離同鐵芯線圈(或磁鐵)的寬度之比為x:y=l:0.98。磁鐵的高度與鐵芯線圈的高度比為z w=l :1。本技術的工作原理與工作過程對于本技術中的壓電電磁式復合微能源裝置來說，其自由端的撓度W同自由端所施加的力F之間應該滿足如下關系式本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種壓電電磁復合式微能源裝置，包括基座、壓電發電組和磁性發電組，其特征在于：所述的基座的截面為L形，包括水平底座和豎直設置在水平底座上的壓電發電組安裝座；所述的壓電發電組包括基板、壓電片和金屬電極層，基板的固定端固定設置在壓電發電組安裝座上、自由端懸空；所述的基板為長條形的金屬片，采用彈性金屬材料；基板的兩面分別設置有壓電片，壓電片的一面與基板固定連接，另一面覆有金屬電極層；金屬電極層上連接有壓電發電組正極引線，基板上連接有壓電發電組負極引線；所述的磁性發電組包括鐵芯和磁鐵，鐵芯外纏有漆包線，漆包線的兩頭分別連接有磁性發電組正極引線和磁性發電組負極引線；磁性發電組正極引線與壓電發電組正極引線連接，作為微能源裝置的正極引線；磁性發電組負極引線與壓電發電組負極引線連接，作為微能源裝置的負極引線；所述的鐵芯或磁鐵固定設置在基板自由端的下表面；如果鐵芯固定在基板上，兩個磁鐵固定設置在水平底座上，且兩個磁鐵分設在鐵芯在水平底座投影上的兩邊，當鐵芯運行到最低時，鐵芯上的線圈完全處于兩個磁鐵之間；如果磁鐵固定在基板上，兩個鐵芯固定設置在水平底座上，且兩個鐵芯分設在磁鐵在水平底座投影上的兩邊，當磁鐵運行到最低時，磁鐵完全處于兩個鐵芯上的線圈之間。...

【技術特征摘要】
1.一種壓電電磁復合式微能源裝置，包括基座、壓電發電組和磁性發電組，其特征在于: 所述的基座的截面為L形，包括水平底座和豎直設置在水平底座上的壓電發電組安裝座； 所述的壓電發電組包括基板、壓電片和金屬電極層，基板的固定端固定設置在壓電發電組安裝座上、自由端懸空；所述的基板為長條形的金屬片，采用彈性金屬材料；基板的兩面分別設置有壓電片，壓電片的一面與基板固定連接，另一面覆有金屬電極層；金屬電極層上連接有壓電發電組正極弓I線，基板上連接有壓電發電組負極弓I線； 所述的磁性發電組包括鐵芯和磁鐵，鐵芯外纏有漆包線，漆包線的兩頭分別連接有磁性發電組正極引線和磁性發電組負極引線；磁性發電組正極引線與壓電發電組正...

【專利技術屬性】
技術研發人員：余厲陽，
申請(專利權)人：杭州電子科技大學，
類型：實用新型
國別省市：