本發(fā)明涉及技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種振動能量采集器。

背景技術(shù)：

隨著能源問題越來越嚴峻，尋求能夠采集周圍的環(huán)境能量轉(zhuǎn)化為電能的系統(tǒng)成為了人們研究的一大熱點。環(huán)境中的機械振動無處不在，它不受地理位置和氣候的影響，而且在許多難以進入的地方都有振動源存在，故振動能量的采集更為方便，具有良好的發(fā)展前景。振動能量采集器是一種將振動產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)化為電能的器件。在一般環(huán)境中，振動源的振動頻率在1-200Hz左右，只有在振動源的振動頻率與壓電懸臂梁的諧振頻率相等時，產(chǎn)生的電壓才能達到最大值。傳統(tǒng)的直懸臂振動能量采集器會通過增加壓電懸臂梁的長度，減小壓電懸臂梁的寬度以降低諧振頻率，但這種方式的缺電是壓電懸臂梁容易折斷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種振動能量采集器，能夠有效地降低諧振頻率。

其技術(shù)方案如下：

一種振動能量采集器，包括壓電懸臂梁及質(zhì)量塊，所述壓電懸臂梁包括固定板、第一迂回板、第二迂回板及振動板，所述固定板與振動板間隔設(shè)置，所述第一迂回板與第二迂回板相對設(shè)置，所述第一迂回板的一端與固定板連接，所述第一迂回板的另一端向靠近第二迂回板的方向迂回并與振動板連接，所述第二迂回板的一端與固定板連接，所述第二迂回板的另一端向靠近第一迂回板的方向迂回并與振動板連接，所述質(zhì)量塊固定在振動板上。

在其中一個實施例中，所述第一迂回板包括依次并列設(shè)置的第一連接板、第二連接板及第三連接板，所述第一連接板的一端與固定板連接，所述第一連接板的另一端與第二連接板的一端通過第一回轉(zhuǎn)板連接，所述第三連接板的一端與第二連接板的另一端通過第二回轉(zhuǎn)板連接，所述第三連接板的另一端與振動板連接；所述第二迂回板包括依次并列設(shè)置的第四連接板、第五連接板及第六連接板，所述第四連接板的一端與固定板連接，所述第四連接板的另一端與第五連接板的一端通過第三回轉(zhuǎn)板連接，所述第六連接板的一端與第五連接板的另一端通過第四回轉(zhuǎn)板連接，所述第六連接板的另一端與振動板連接。

在其中一個實施例中，所述壓電懸臂梁為一板體，所述壓電懸臂梁上設(shè)有沿其長度方向延伸且依次并列設(shè)置的第一封閉槽、第二封閉槽及第三封閉槽，所述壓電懸臂梁上設(shè)有沿其寬度方向延伸的連接槽，所述連接槽與第一封閉槽、第二封閉槽、第三封閉槽的一端分別連通形成所述固定板，所述壓電懸臂梁上還設(shè)有沿其長度方向延伸的第一分割槽及第二分割槽，所述第一分割槽設(shè)置在第一封閉槽與第二封閉槽之間，所述第二分割槽設(shè)置在第二封閉槽與第三封閉槽之間，所述第一分割槽、第二分割槽分別向遠離所述固定板的方向延伸出開口，以形成所述第一迂回板、第二迂回板及振動板。

在其中一個實施例中，所述振動能量采集器還包括間隔設(shè)置的第一吸引磁體與第二吸引磁體及間隔設(shè)置的第一排斥磁體與第二排斥磁體，所述第一吸引磁體固定在壓電懸臂梁的上側(cè)，所述第二吸引磁體設(shè)置在第一吸引磁體的上方，所述第一排斥磁體固定在壓電懸臂梁的下側(cè)，所述第二排斥磁體設(shè)置在第一排斥磁體的下方。

在其中一個實施例中，所述振動能量采集器還包括間隔設(shè)置的第一吸引磁體與第二吸引磁體及間隔設(shè)置的第一排斥磁體與第二排斥磁體，所述第一排斥磁體固定在壓電懸臂梁的上側(cè)，所述第二排斥磁體設(shè)置在第一排斥磁體的上方，所述第一吸引磁體固定在壓電懸臂梁的下側(cè)，所述第二吸引磁體設(shè)置在第一吸引磁體的下方。

在其中一個實施例中，所述振動能量采集器還包括與所述壓電懸臂梁形狀相同的金屬基片，所述壓電懸臂梁固定在金屬基片上。

在其中一個實施例中，所述壓電懸臂梁為兩根，兩根壓電懸臂梁分別為第一壓電懸臂梁及第二壓電懸臂梁，所述第一壓電懸臂梁、金屬基片、第二壓電懸臂梁依次疊設(shè)。

在其中一個實施例中，所述第一壓電懸臂梁、金屬基片、第二壓電懸臂梁通過導(dǎo)電膠固結(jié)為一體。

在其中一個實施例中，所述金屬基片由黃銅制成。

在其中一個實施例中，所述壓電懸臂梁為PZT壓電陶瓷片。

下面對前述技術(shù)方案的優(yōu)點或原理進行說明：

上述振動能量采集器，對壓電懸臂梁施加外力，會引起壓電懸臂梁的正壓電效應(yīng)從而產(chǎn)生電流。在質(zhì)量塊的輔助下，壓電懸臂梁的振動時間和振動幅度增加，諧振頻率降低，從而產(chǎn)生更多的電能。固定板與振動板通過第一迂回板與第二迂回板連接，這種結(jié)構(gòu)與相同大小的傳統(tǒng)直懸臂振動能量采集器相比，減小了實際懸臂的寬度，更易于感受振動，諧振頻率更低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例所述的振動能量采集器的俯視示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例所述的振動能量采集器的正視示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例所述的振動能量采集器的側(cè)視示意圖。

附圖標記說明：

1、壓電懸臂梁，1a、第一壓電懸臂梁，1b、第二壓電懸臂梁，2、質(zhì)量塊，3、第一吸引磁體，4、第二吸引磁體，5、第一排斥磁體，6、第二排斥磁體，7、金屬基片，10、固定板，11、第一迂回板，12、第二迂回板，13、振動板，100、第一封閉槽，101、第二封閉槽，102、第三封閉槽，103、連接槽，104、第一分割槽，105、第二分割槽，110、第一連接板，111、第二連接板，112、第三連接板，113、第一回轉(zhuǎn)板，114、第二回轉(zhuǎn)板，120、第四連接板，121、第五連接板，122、第六連接板，123、第三回轉(zhuǎn)板，124、第四回轉(zhuǎn)板。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例進行詳細說明：

如圖1-3所示，本實施例所述的振動能量采集器，包括壓電懸臂梁1及質(zhì)量塊2，所述壓電懸臂梁1包括固定板10、第一迂回板11、第二迂回板12及振動板13，所述固定板10與振動板13間隔設(shè)置，所述第一迂回板11與第二迂回板12相對設(shè)置，所述第一迂回板11的一端與固定板10連接，所述第一迂回板11的另一端向靠近第二迂回板12的方向迂回并與振動板13連接，所述第二迂回板12的一端與固定板10連接，所述第二迂回板12的另一端向靠近第一迂回板11的方向迂回并與振動板13連接，所述質(zhì)量塊2固定在振動板13上。

上述振動能量采集器，對壓電懸臂梁1施加外力，會引起壓電懸臂梁1的正壓電效應(yīng)從而產(chǎn)生電流。在質(zhì)量塊2的輔助下，壓電懸臂梁1的振動時間和振動幅度增加，諧振頻率降低，從而產(chǎn)生更多的電能。固定板10與振動板13通過第一迂回板11與第二迂回板12連接，這種結(jié)構(gòu)與相同大小的傳統(tǒng)直懸臂振動能量采集器相比，減小了實際懸臂的寬度，更易于感受振動，諧振頻率更低。

如圖1所示，所述第一迂回板11包括依次并列設(shè)置的第一連接板110、第二連接板111及第三連接板112，所述第一連接板110的一端與固定板10連接，所述第一連接板110的另一端與第二連接板111的一端通過第一回轉(zhuǎn)板113連接，所述第三連接板112的一端與第二連接板111的另一端通過第二回轉(zhuǎn)板114連接，所述第三連接板112的另一端與振動板13連接；所述第二迂回板12包括依次并列設(shè)置的第四連接板120、第五連接板121及第六連接板122，所述第四連接板120的一端與固定板10連接，所述第四連接板120的另一端與第五連接板121的一端通過第三回轉(zhuǎn)板123連接，所述第六連接板122的一端與第五連接板121的另一端通過第四回轉(zhuǎn)板124連接，所述第六連接板122的另一端與振動板13連接。這種結(jié)構(gòu)在振動時更為穩(wěn)定，能夠產(chǎn)生更多的電能，同時也更便于制造生產(chǎn)。需要說明的是，在其它實施例中，還可以根據(jù)實際情況增加迂回板的連接板和回轉(zhuǎn)板個數(shù)來對諧振頻率進行調(diào)節(jié)，使振動能量采集器達到外界環(huán)境所要求的頻率范圍，從而提高輸出電能。

進一步地，所述壓電懸臂梁1為一體成型的PZT壓電陶瓷片，具有更高的壓電系數(shù)。所述壓電懸臂梁1上設(shè)有沿其長度方向延伸且依次并列設(shè)置的第一封閉槽100、第二封閉槽101及第三封閉槽102，所述壓電懸臂梁1上設(shè)有沿其寬度方向延伸的連接槽103，所述連接槽103與第一封閉槽100、第二封閉槽101、第三封閉槽102的一端分別連通形成所述固定板10，所述壓電懸臂梁1上還設(shè)有沿其長度方向延伸的第一分割槽104及第二分割槽105，所述第一分割槽104設(shè)置在第一封閉槽100與第二封閉槽101之間，所述第二分割槽105設(shè)置在第二封閉槽101與第三封閉槽102之間，所述第一分割槽104、第二分割槽105分別向遠離所述固定板的方向延伸出開口，以形成所述第一迂回板11、第二迂回板12及振動板13。利用激光切割機對PZT壓電陶瓷片進行切割即可得到上述結(jié)構(gòu)，加工方便。

如圖2所示，所述振動能量采集器還包括間隔設(shè)置的第一吸引磁體3與第二吸引磁體4及間隔設(shè)置的第一排斥磁體5與第二排斥磁體6，所述第一吸引磁體3固定在壓電懸臂梁1的上側(cè)，所述第二吸引磁體4設(shè)置在第一吸引磁體3的上方，所述第一排斥磁體5固定在壓電懸臂梁1的下側(cè)，所述第二排斥磁體6設(shè)置在第一排斥磁體5的下方。第一吸引磁體3與第二吸引磁體4磁性相反，第一排斥磁體5與第二排斥磁體6相同。由于磁力作用，壓力懸臂梁的振動幅度和振動時間會增加，產(chǎn)出的電能也更多。

可以理解地，所述第一排斥磁體5固定在壓電懸臂梁1的上側(cè)，所述第二排斥磁體6設(shè)置在第一排斥磁體5的上方，所述第一吸引磁體3固定在壓電懸臂梁1的下側(cè)，所述第二吸引磁體4設(shè)置在第一吸引磁體3的下方，也可以達到同樣的目的。

如圖3所示，本實施例所述的振動能量采集器還包括與所述壓電懸臂梁1形狀相同的金屬基片7，所述壓電懸臂梁1固定在金屬基片7上。金屬基片7可以起到保護壓電懸臂梁1的作用，避免壓電懸臂梁1破碎。

在本實施例中，所述壓電懸臂梁1為兩根，兩根壓電懸臂梁1分別為第一壓電懸臂梁1a及第二壓電懸臂梁1b，所述第一壓電懸臂梁1a、金屬基片7、第二壓電懸臂梁1b依次疊設(shè)，并聯(lián)式的壓電雙陶瓷片結(jié)構(gòu)能夠增加輸出總電荷，以增加輸出電壓。所述第一壓電懸臂梁1a、金屬基片7、第二壓電懸臂梁1b通過導(dǎo)電膠固結(jié)為一體，利用導(dǎo)電膠進行導(dǎo)電連接更易于操作，可提高生產(chǎn)效率。優(yōu)選地，所述金屬基片7由黃銅制成，能夠增加壓電懸臂梁1的柔韌性。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。