CN101345466B - 基于升频转换的动圈式微机械电磁振动能量采集器 - Google Patents

Abstract

一种新能源技术领域的基于升频转换的动圈式微机械电磁振动能量采集器，包括上层拾振台、垫片和下层拾振台，上层拾振台包括顶盖、上层平面弹簧和永磁体，平面弹簧在顶盖凹坑边沿上，上层平面弹簧包括上层中央平台及其四周的上层悬臂梁，永磁体在上层中央平台上；下层拾振台包括底座、下层平面弹簧、绝缘层、微线圈绕组、软磁衔铁，下层平面弹簧在底座凹坑边沿上，下层平面弹簧包括下层中央平台及其四周的下层悬臂梁，下层中央平台上覆盖绝缘层，微线圈绕组在绝缘层上，软磁衔铁位于微线圈绕组中央和/或下方和/或四周，永磁体和微线圈绕组相对于顶盖和底座上下直线运动和/或倾斜摆动。本发明转换效率高、频率适应性好、易于实现批量化制造。

Description

基于升频转换的动圈式微机械电磁振动能量采集器

技术领域

本发明涉及的是一种新能源技术领域的采集器，特别是一种基于升频转换的动圈式微机械电磁振动能量采集器。

背景技术

随着微电子技术的日趋成熟，汽车传感、嵌入式系统、RFID(无线射频识别)和无线传感网络等高新技术正在迅速发展。这些技术要求供电部件具有体积小、重量轻、寿命长等特点。目前主要的供电方式是电池和有线电源。电池寿命短，存储能量有限，相对上述器件而言体积和质量大，当工作寿命在几年以上时，基于电池的供电方式难以满足传感器节点的供电需求。无线通信以及各种生物植入和结构嵌入型微传感器又要求系统脱离电源线的束缚，以汽车胎压监测系统为例，通常要求将微能源和压力传感器及信号发送装置一起植入轮胎内部，传统的供电方式显然已无法满足上述新兴技术对电源的特殊要求。必须寻找一种新的电源，使之克服在上述问题。因此，可自我维持微电源的研究成为微能源研究领域的一个重要方向。

振动能量采集器作为一种新型的微电源，可以把系统周围广泛存在的机械振动能转换成电能，从而全天候地为各种低功耗的电子器件供电。目前完全集成制造的微机械电磁振动能量采集器输出功率和电压低，难以满足低功耗器件应用的需求。究其原因，根据理论分析，采集器通常应工作在谐振状态(拾振台的固有频率与环境振动频率相等)，此时受迫振动振幅最大，而输出功率与受迫振动的频率立方及振幅平方成正比。目前自然环境中存在的振动源频率通常都在10～100Hz左右，如果在设计中按照谐振要求将器件工作点(拾振台固有频率)设置在此较低的频率下，当线圈及永磁体尺寸受限时，输出功率和电压都难以满足要求，由于输出功率正比于与频率的立方，如果将工作点从几十Hz提升至几百Hz，则输出功率将提高三个数量级。但改变工作点则难以满足谐振工作条件。因此设计器件时，如果满足谐振条件，则工作点频率过低、若提高工作点频率，则又不满足谐振条件，器件性能受到很大限制。

经对现有技术文献的检索发现，Kulah等在《IEEE SENSORS JOURNAL》(国际电子电工学会传感器学报)，Vol8，No.3，2008，261~268撰文“EnergyScavenging From Low-Frequency Vibrations by Using FrequencyUp-Conversion for Wireless Sensor Applications(利用升频转换从低频振动中收集能量用于无线传感器”，提出采用升频结构来解决上述问题，其基本思路是，利用外界环境低频振动作用下的永磁体吸引位于其下方带有线圈的悬臂梁顶端的软磁体，诱发含有线圈的悬臂梁发生高频振动并切割悬臂梁前方的另一块永磁体所产生的磁力线而产生功率输出，从而将低频环境振动转换为线圈切割磁力线时的高频振动。初步结果表明，在同样的外界振动条件下，采用此方案可以将输出功率提高两个数量级。该设计虽然能够实现升频转换，但由于永磁体要穿过线圈所在平面，因此永磁体占用了大部分面积，在器件面积一定时，限制了线圈绕组的尺寸，包括绕组匝数和绕组长度，因此线圈所能产生的感应电动势也受到限制。同时，由于永磁体占据了大部分面积，悬臂梁的尺寸和形状受到了严格限制，在设计器件结构时，难以通过调整悬臂梁的形状和尺寸来改变悬臂梁的刚度，难以通过改变阻尼孔的大小调整结构内部的阻尼力，进而改变振幅和固有频率，只能在有限的几个频率点上实现升频转换，难以满足几赫兹至几百赫兹这一较宽频谱内的任意频段上利用升频转换高效采集能量的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种基于升频转换的动圈式微机械电磁振动能量采集器，使其满足对低频振动能量采集效率高、频率适应性好、易于集成制造等方面的综合要求。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：上层拾振台、垫片和下层拾振台。垫片位于上层拾振台和下层拾振台之间。

所述的上层拾振台包括：顶盖、上层平面弹簧和永磁体。顶盖中央有凹坑，上层平面弹簧固定在顶盖凹坑的边沿上，上层平面弹簧包括上层中央平台及其四周的上层悬臂梁，永磁体固定在上层中央平台上，在下层拾振台的正上方。

所述的顶盖凹坑深度为200微米至400微米，边长为3毫米至5毫米。

所述上层平面弹簧厚度为10微米-30微米。

所述上层悬臂梁形状为方螺旋型，宽度为100微米500微米，均布于上层中央平台四周。

所述上层中央平台为方形或圆形，边长1毫米-2毫米。平台上开有边长为50微米至500微米的阻尼孔。

所述永磁体形状为立方体或圆柱体，磁极位于永磁体顶面和底面。

所述的下层拾振台包括：底座、下层平面弹簧、绝缘层、微线圈绕组、软磁衔铁。底座中央有凹坑，下层平面弹簧固定在底座凹坑的边沿上，下层平面弹簧包括下层中央平台及其四周的下层悬臂梁、下层中央平台上覆盖着一层绝缘层，微线圈绕组制作在绝缘层上，位于永磁体的正下方，软磁衔铁位于微线圈绕组的中央和/或下方和/或四周。

所述的底座凹坑深度为200微米至400微米，边长为3毫米至5毫米。

所述下层平面弹簧厚度为10微米-30微米。

所述下层悬臂梁宽度为50微米-200微米，形状为蛙足型，均布于下层中央平台周围。

所述下层中央平台为方形或圆形，位于永磁体正下方，边长2毫米-4毫米，平台上开有边长为50微米至500微米的阻尼孔。

所述的微线圈绕组由方形或圆形的多匝螺旋金属铜线圈按螺旋渐开的方式组合构成，线圈的高度、线宽、匝与匝之间的距离都在10微米-30微米范围内。线圈之间有氧化铝或聚酰亚胺或聚氯代对二甲苯等绝缘材料。

所述的软磁衔铁形状为立方体或圆柱体，厚度为20微米至50微米。

所述垫片为环形，内缘边长为3毫米至5毫米、厚度为500微米-1000微米，永磁体和微线圈绕组能在此范围内相对于顶盖和底座上下直线运动和/或倾斜摆动。

本发明主要用于高效采集自然界环境中广泛存在的各种200赫兹频率以下的低频振动能。上层拾振台内的悬臂梁比下层拾振台内的悬臂梁软、上层拾振台固有频率低于200赫兹，下层拾振台固有频率高于200赫兹。在受到低于200赫兹的外界低频振动作用时，固有频率较低的上层拾振台会发生谐振，带动永磁体上下运动。当上层拾振台带动永磁体向下运动时，永磁体和下层拾振台上的软磁衔铁的距离不断缩小，软磁衔铁和永磁体之间的磁场力不断增大，会克服下层拾振台悬臂梁内部的弹性变形力吸引下层拾振台上的软磁衔铁向上运动，而下层拾振台悬臂梁内部的弹性变形力会随着下层拾振台向上运动而不断增大；当上层拾振台带动永磁体向上运动时，永磁体和下层拾振台上的软磁衔铁的距离不断增大，软磁衔铁和永磁体之间的磁场力不断减小，当磁场力小于下层拾振台悬臂梁内部的弹性变形力时，下层拾振台在下层拾振台悬臂梁内部弹性变形力的作用下向下运动，从而导致下层拾振台产生上下振动。由于下层拾振台的固有频率高于200赫兹，因此下层拾振台的振动频率远高于上层拾振台的振动频率，从而将外界环境中的低频振动转化为上、下层拾振台之间的高频振动，从而在低频外界振动作用下使上层拾振台的永磁体和下层拾振台的线圈绕组之间发生高频相对运动。

同样道理，也可以在设计结构时，使上层拾振台内的悬臂梁比下层拾振台内的悬臂梁硬、上层拾振台固有频率高于200赫兹，下层拾振台固有频率低于200赫兹。。在受到低于200赫兹的外界低频振动作用时，固有频率较低的下层拾振台会发生谐振，带动软磁衔铁上下运动。当下层拾振台带动软磁衔铁向上运动时，软磁衔铁和上层拾振台上的永磁体的距离不断缩小，软磁衔铁和永磁体之间的磁场力不断增大，会克服上层拾振台悬臂梁内部的弹性变形力吸引上层拾振台上的永磁体向下运动、而上层拾振台悬臂梁内部的弹性变形力会随着上层拾振台向下运动而不断增大；当下层拾振台带动软磁衔铁向下运动时，软磁衔铁和上层拾振台上的永磁体的距离不断增大，软磁衔铁和永磁体之间的磁场力不断减小，当磁场力小于上层拾振台悬臂梁内部的弹性变形力时，上层拾振台在上层拾振台悬臂梁内部弹性变形力的作用下向上运动，从而导致上层拾振台产生上下振动。由于上层拾振台的固有频率高于200赫兹，因此上层拾振台的振动频率远高于下层拾振台的振动频率，从而将外界环境中的低频振动转化为上、下层拾振台之间的高频振动，从而在低频外界振动作用下使上层拾振台的永磁体和下层拾振台的线圈绕组之间发生高频相对运动。

上层拾振台上的永磁体产生的磁力线穿过下层拾振台上的感应线圈绕组，当永磁体相对于感应线圈绕组发生相对振动、包括永磁体相对于感应线圈绕组的直线运动和摆动时，通过感应线圈绕组的磁通量会发生变化，根据法拉第电磁感应定律，线圈中会产生感应电流和感应电动势。

由于是通过改变磁通量来产生感应电动势而不是通过切割磁力线来产生感应电动势，永磁体只位于感应线圈绕组的一侧而不穿过感应线圈绕组所在平面；在同等器件面积下，可以在下层拾振台中央平台布置面积较大、匝数较多的感应线圈绕组，在相同的振动下产生更大的感应电动势。可以在拾振台中央平台上设置阻尼孔，改变阻尼孔的位置和边长，可以调整上层和下层拾振台发生振动时受到的空气阻尼力的大小。改变拾振台悬臂梁的形状和尺寸，例如将悬臂梁设计成方螺旋形或蛙足形、改变悬臂梁的宽度和/或厚度，就可以改变悬臂梁的刚度；从而调整拾振台的振幅和固有频率。可以让上层拾振台固有频率较低、振幅较大，下层拾振台固有频率较高、振幅较小；也可以让上层拾振台固有频率较高、振幅较小，下层拾振台固有频率较低、振幅较大。根据器件工作点灵活选择拾振台上阻尼孔位置、大小以及悬臂梁的形状与尺寸参数，以满足不同工况对振动频率的要求。

改变上层拾振台上永磁体和下层拾振台上软磁衔铁的尺寸，可以改变振动时永磁体和下层拾振台上软磁衔铁之间的磁场力，也会改变振动时通过下层拾振台上感应线圈绕组中磁通量的变化量。在设计器件结构时，需要考虑上述影响因素，合理确定永磁体和软磁衔铁的尺寸和位置，将软磁衔铁置于线圈绕组的中央或者下方或者四周。

垫片的厚度是根据拾振台的振幅确定的。对于尺寸参数给定的拾振台，理论计算可以求出结构发生共振时上层拾振台和下层拾振台的最大位移。垫片的厚度应大于上层拾振台最大位移和下层拾振台最大位移之和，以确保上层拾振台的永磁体和下层拾振台上的软磁衔铁不会在所设计的工况下因为互相接触吸合而妨碍上下层拾振台的振动。但如果垫片厚度太大，由于上下层拾振台距离太远，永磁体和软磁铁之间的磁场力过小，则难以实现低频—高频转换，而且上层拾振台上永磁体相对于下层拾振台上感应线圈绕组发生相对振动时引起的磁通量变化也很小，难以产生足够的感生电动势，因此需要综合考虑升频转换和产生感生电动势的要求来确定合理的垫片厚度。

上层拾振台中的顶盖和下层拾振台的底座把采集器的内部结构和外界环境隔离开来，起保护作用。顶盖中凹坑的深度是根据上层拾振台最大振幅确定的，底座中凹坑的深度是根据下层拾振台最大振幅确定的，当外界的振动作用过大时，永磁体在振动过程中会因为被顶盖挡住而不会产生过大的振幅，从而防止由于永磁体的振幅过大而导致上层拾振台发生破坏或者与下层拾振台上的软磁衔铁吸合。同理，线圈绕组和软磁衔铁所在的下层拾振台在振动过程中会因为被底座挡住而不会产生过大的振幅而导致破坏或者软磁衔铁与永磁体吸合。因此，顶盖和底座相对于拾振台可以起到限位保护作用。

当本发明的采集器结构受到所处环境中的低频振动作用时，由于上下层拾振台的升频转换作用，永磁体和感应线圈绕组会相对发生高频受迫运动，这会使线圈所在区域的磁场发生改变，进而引起线圈中的磁通量发生变化，根据法拉第电磁感应定律，线圈中会产生感应电流和感应电动势。理论计算表明，采集器输出功率与受迫振动的频率立方成正比，由于通过本发明所提出的结构，可以在外界低频振动作用下使永磁体和感应线圈绕组相对发生高频受迫运动，因此与没有采用升频转换结构相比，能够通过提高振动频率明显提高能量采集器的输出电压和输出功率。

本发明的有益效果是：本发明将线圈所在的下层拾振台设计成四周环绕悬臂梁的中央平台，在同等器件面积下，可以布置面积较大、匝数较多的感应线圈绕组，在升频转换后相同的振动下产生更大的感应电动势；将线圈所在的下层拾振台设计成四周环绕悬臂梁的中央平台，也易于调整悬臂梁的形状和尺寸参数、可以在下层拾振台上设置阻尼孔，灵活调整下层拾振台上阻尼孔位置、大小，以满足不同工况对振动频率的要求，从而在几赫兹至几百赫兹之内的各个频段上利用升频转换高效采集外界振动的能量以获得更高的输出电压和输出功率、具有更高的频率适应性；最后是所设计的结构便于采用微机械技术制作，不需要大量采用昂贵的仪器设备，从而降低了器件制作的成本，简化了工艺步骤，易于利用集成电路加工技术实现批量化生产。

附图说明

图1、3为本发明结构的截面示意图

图2、4为拾振台的俯视示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

本实施例主要针对外界输入振动频率低于50赫兹的情况。如图1所示，本实施例包括：上层拾振台1、垫片2和下层拾振台3。垫片2位于上层拾振台1和下层拾振台3之间。

如图1、2所示，所述的上层拾振台1包括：顶盖4、金属平面弹簧5和永磁体6。顶盖4中央有凹坑，金属平面弹簧5固定在顶盖4凹坑的边沿，包括中央金属平台8及其周围的两根悬臂梁7。永磁体6位于金属平台8上，在下层拾振台3的正上方。

所述的顶盖4上的凹坑深度为200微米至400微米，边长为3毫米至5毫米。可以采用玻璃或单晶硅等材料制作；

所述金属平面弹簧5厚度为10微米-20微米。

所述金属平台8为方形，边长1毫米-2毫米。平台上开有边长为50微米至200微米的阻尼孔16。

所述悬臂梁7形状为方螺旋型，宽度为100微米-200微米，悬臂梁7位于平台8对角线的两个顶点上。

所述永磁体6形状为立方体，磁极位于永磁体6顶面和底面。立方形的永磁体典型尺寸是1×1×1毫米。

所述垫片2为环形，内缘边长为3毫米至5毫米、厚度为500微米-1000微米，永磁体6可以在此范围内上下振动和/或摆动。

所述垫片2可以由单晶硅、各种金属、SU-8负胶等材料制作。

所述的下层拾振台3包括：底座9、金属平面弹簧10、绝缘层11、微线圈绕组12、软磁衔铁13。底座9中央有凹坑，金属平面弹簧10固定在底座9凹坑的边沿，金属平面弹簧10包括中央平台14及其四周的4根悬臂梁15、中央平台14上覆盖着一层绝缘层11，微线圈绕组12制作在绝缘层11上，位于永磁体6正下方，软磁衔铁13位于微线圈绕组12的中央。微线圈绕组12可以采用电镀的方法制作在玻璃、陶瓷等材料构成的绝缘层11上面。

所述的底座9上的凹坑深度为200微米至400微米，边长为3毫米至5毫米。可以采用玻璃或单晶硅等材料制作。

所述金属平面弹簧10厚度为20微米-30微米。

所述中央平台14为方形，位于永磁体6正下方，边长3毫米-6毫米，平台上开有边长为200微米至500微米的阻尼孔17。

所述悬臂梁15形状为蛙足型，宽度为100微米-200微米，均布于下层中央平台14的四个顶点上。

所述的微线圈绕组12由方形的多匝螺旋金属铜线圈按螺旋渐开的方式组合构成，线圈的高度、线宽、匝与匝之间的距离都在10-30微米范围内。线圈之间有氧化铝或聚酰亚胺或聚氯代对二甲苯等绝缘材料。

所述的软磁衔铁13形状为立方体，厚度为20微米至50微米。

根据理论计算，以上所述尺寸参数的结构，上层拾振台的固有频率小于50赫兹，下层拾振台的固有频率大于200赫兹，当本实施例受到频率低于50赫兹的外界环境振动作用时，由于上层拾振台1和下层拾振台3的升频转换作用，永磁体6和感应线圈绕组12会在顶盖4和底座9所围成的封闭空间内相对发生频率高于200赫兹的受迫运动，这会使线圈绕组12所在区域的磁场发生改变，进而引起线圈绕组12中的磁通量发生变化，根据法拉第电磁感应定律，线圈绕组12中会产生感应电流和感应电动势。由于采集器输出功率与受迫振动的频率立方成正比，因此通过本发明所提出的结构，可以在低于50赫兹的外界环境振动作用下使永磁体和较大面积的感应线圈绕组相对发生高于200赫兹的受迫振动，并通过灵活调整阻尼孔的尺寸、位置，悬臂梁的形状、尺寸，在外界振动频率低于50赫兹的频率范围内，与未采用升频结构的方案相比，都能提高能量采集器的输出电压和输出功率一个数量级以上。

实施例2

本实施例主要针对外界输入振动频率高于50赫兹低于200赫兹的情况。如图3所示，本实施例包括：上层拾振台1、垫片2和下层拾振台3。垫片2位于上层拾振台1和下层拾振台3之间。

如图3、4所示，所述的上层拾振台1包括：顶盖4、金属平面弹簧5和永磁体18。顶盖4中央有凹坑，金属平面弹簧5固定在顶盖4凹坑的边沿，包括中央金属平台20及其周围的四根悬臂梁19。永磁体18位于金属平台20上，在下层拾振台3的正上方。

所述的顶盖4上的凹坑深度为200微米至400微米，边长为3毫米至5毫米。可以采用玻璃或单晶硅等材料制作；

所述金属平面弹簧5厚度为20微米-30微米。

所述金属平台20为方形，边长1毫米-2毫米。平台上开有边长为200微米至300微米的阻尼孔21。

所述悬臂梁19形状为方螺旋型，宽度为200微米-500微米，悬臂梁19位于平台20的四个顶点上。

所述永磁体18形状为圆柱体，磁极位于永磁体18顶面和底面，圆柱形永磁体的典型尺寸是直径和高度均为1毫米。

所述垫片2为环形，厚度为500微米-1000微米，永磁体18可以在此范围内上下振动和/或摆动。

所述垫片2可以由单晶硅、各种金属、SU-8负胶等材料制作。

所述的下层拾振台3包括：底座9、金属平面弹簧10、绝缘层11、微线圈绕组12、软磁衔铁22、23、24。底座9中央有凹坑，金属平面弹簧10固定在底座9凹坑的边沿，金属平面弹簧10包括中央平台25及其周围的两根悬臂梁26、中央平台25上覆盖着一层绝缘层11，微线圈绕组12制作在绝缘层11上，位于永磁体18正下方，软磁衔铁22、23、24位于微线圈绕组12的中央和四周和下面。微线圈绕组12可以采用电镀的方法制作在玻璃、陶瓷等材料构成的绝缘层11上面。

所述的底座9上的凹坑深度为200微米至400微米，边长为3毫米至5毫米。可以采用玻璃或单晶硅等材料制作。

所述金属平面弹簧10厚度为10微米-20微米。

所述中央平台25为方形，位于永磁体18正下方，边长3毫米-6毫米，平台上开有边长为50微米至200微米的阻尼孔27。

所述悬臂梁26形状为蛙足型，宽度为50微米-100微米，均布于下层中央平台25对角线的两个顶点上。

所述的微线圈绕组12由方形的多匝螺旋金属铜线圈组合构成，线圈的高度、线宽、匝与匝之间的距离都在10-30微米范围内。线圈之间有氧化铝或聚酰亚胺或聚氯代对二甲苯等绝缘材料。

所述的软磁衔铁22，位于微线圈绕组12中央，形状为方形，边长为200微米，厚度为20微米至50微米，软磁衔铁23位于微线圈绕组12的四周，形状为环形，厚度为20微米至50微米。软磁衔铁24位于微线圈绕组12的下方，形状为方形，厚度为20微米，边长为500微米。

根据计算，以上所述尺寸参数的结构，上层拾振台的固有频率高于500赫兹，下层拾振台的固有频率大于50赫兹小于200赫兹，当本实施例受到频率高于50赫兹低于200赫兹的外界环境振动作用时，由于上层拾振台1和下层拾振台3的升频转换作用，永磁体18和感应微线圈绕组12会在顶盖4和底座9所围成的封闭空间内相对发生频率高于500赫兹的受迫运动，这会使微线圈绕组12所在区域的磁场发生改变，进而引起微线圈绕组12中的磁通量发生变化，根据法拉第电磁感应定律，微线圈绕组12中会产生感应电流和感应电动势。由于采集器输出功率与受迫振动的频率立方成正比，因此通过本实施例所提出的结构，可以在高于50赫兹低于200赫兹的外界环境振动作用下使永磁体和较大面积的感应线圈绕组相对发生高于500赫兹的受迫振动，并通过灵活调整阻尼孔的尺寸、位置，悬臂梁的形状、尺寸，在外界振动频率高于50赫兹低于200赫兹的频率范围内，与未采用升频结构的方案相比，都能提高能量采集器的输出电压和输出功率一个数量级以上。

Claims (4)

1.一种基于升频转换的动圈式微机械电磁振动能量采集器，包括：上层拾振台、垫片和下层拾振台，垫片位于上层拾振台和下层拾振台之间，其特征在于：所述的上层拾振台包括：顶盖、上层平面弹簧和永磁体，顶盖中央有凹坑，上层平面弹簧固定在顶盖凹坑的边沿上，上层平面弹簧包括上层中央平台及其四周的上层悬臂梁，永磁体固定在上层中央平台上，在下层拾振台的正上方；所述的下层拾振台包括：底座、下层平面弹簧、绝缘层、微线圈绕组、软磁衔铁，底座中央有凹坑，下层平面弹簧固定在底座凹坑的边沿上，下层平面弹簧包括下层中央平台及其四周的下层悬臂梁，下层中央平台上覆盖着一层绝缘层，微线圈绕组在绝缘层上，位于永磁体的正下方，软磁衔铁位于微线圈绕组的中央和/或下方和/或四周，永磁体和微线圈绕组能相对于顶盖和底座上下直线运动和/或倾斜摆动；所述的微线圈绕组由方形或圆形的多匝螺旋金属铜线圈按螺旋渐开的方式组合构成；所述的微线圈绕组面积小于下层中央平台的面积，所述线圈的高度、线宽、匝与匝之间的距离都在10微米-30微米范围内，所述线圈之间有绝缘材料；所述的软磁衔铁形状为立方体或圆柱体，厚度为20微米至50微米。

2.根据权利要求1所述的基于升频转换的动圈式微机械电磁振动能量采集器，其特征是，所述下层平面弹簧厚度为10微米-30微米。

3.根据权利要求1所述的基于升频转换的动圈式微机械电磁振动能量采集器，其特征是，所述下层悬臂梁形状为蛙足型，宽度为50微米-200微米，均布于下层中央平台周围。

4.根据权利要求1所述的基于升频转换的动圈式微机械电磁振动能量采集器，其特征是，所述永磁体形状为立方体或圆柱体，磁极位于永磁体顶面和底面。

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