CN107994807A - 基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器 - Google Patents

基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器 Download PDF

Info

Publication number
CN107994807A
CN107994807A CN201610947457.2A CN201610947457A CN107994807A CN 107994807 A CN107994807 A CN 107994807A CN 201610947457 A CN201610947457 A CN 201610947457A CN 107994807 A CN107994807 A CN 107994807A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cantilever beam
energy collector
secondary energy
ferromagnetic
threshold value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610947457.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107994807B (zh
Inventor
李昕欣
何启盛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS filed Critical Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority to CN201610947457.2A priority Critical patent/CN107994807B/zh
Publication of CN107994807A publication Critical patent/CN107994807A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107994807B publication Critical patent/CN107994807B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • H02N2/186Vibration harvesters
    • H02N2/188Vibration harvesters adapted for resonant operation

Abstract

本发明提供一种基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器,包括固定架,及固定在固定架内的第一级低频振子和第二级高频振子;第一级低频振子包括:第一端固定在固定架一侧,第二端为自由端的第一悬臂梁;位于第一悬臂梁第二端第一表面的永磁体;位于第一悬臂梁第二端第二表面或永磁体上表面的质量块;第二级高频振子包括:第一端固定在固定架另一侧,第二端为自由端的第二悬臂梁;位于第二悬臂梁第一表面的压电薄膜;其中,第一、第二悬臂梁为铁磁悬臂梁,且第一悬臂梁的第二端和第二悬臂梁的第二端之间设有预设距离。通过本发明所述的二级能量采集器,解决了现有技术中二级能量采集器功能单一、以及感应小振幅、低加速度振动效率低的问题。

Description

基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器
技术领域
[0001]本发明属于微机械传感器领域,特别是涉及一种基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监 控二级能量采集器。
背景技术
[0002]目前,随着物联网技术的发展,越来越多的电子设备被接入网络中。而无线传感节 点具有布设方便(便携性)、独立工作等优点,被广泛运用在可穿戴电子消费品、建筑物健康 监控和智能城市等领域中,以获取关键监控信息或者海量的数据。
[0003]无线传感节点通常包含电源模块、控制器模块(MCU)、传感模块和无线通信模块, 这些模块中控制器模块和传感模块需要频繁工作,才能降低遗漏监控信息的可能性,提高 节点的可靠性,这就增加了电池的电能损耗。因此,电池寿命短、更换电池不便等问题是制 约传统无线传感节点快速发展的重要原因。
[0004]随着器件功耗的不断降低,基于振动能量采集器的无源无线传感节点能够克服电 池供电的许多问题,实现长期工作。这类传感节点中的能量采集器通过压电效应、电磁感应 效应、静电感应或摩擦起电效应,把机械能转换成电能。但是,这类能量采集器普遍采用的 线性悬臂梁结构,存在频率响应不够宽、低频特性不够好等问题。
[0005]为了克服能量采集器的低频宽带性能上的不足,能量采集器开始采用二级结构, 其中第一级结构感应环境振动,通过接触或非接触的方法激发第二级结构振动,第二级结 构具有发电功能。如中国专利中公开号为CN201310234498的专利,公开了一种二级振动式 宽频带能量采集器,包括了两个尖端磁耦合的悬臂梁,利用非线性效应和两悬臂梁谐振频 率的叠加,拓宽了频率响应范围;同时,该结构具有振动幅度阈值驱动发电的功能,只有外 界振动幅度到达阈值,器件才能被触发,进入发电状态,否则处于休眠状态。其中,该阈值可 以通过改变磁铁间距来设定。但是,通常环境的振动加速度小于lg(g = 9.8m/s2),即振动阈 值小于lg,例如手臂摆动和桥梁振动。在这样的应用中,二级能量采集器的磁铁相互耦合作 用力不能太强,而两个磁铁间磁力相互作用减弱之后,磁力的空间变化变平缓,这就造成第 二级悬臂梁在触发后谐振的效果不理想,发电效率较低。因此该结构不利于应用在小振幅、 低阈值振动监控中,而且改变磁铁间距会影响耦合作用力的极值,使得不同振动阈值的能 量输出变化较大。
[0006]鉴于此,有必要设计一种新的基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器 用以解决此问题。
发明内容
[0007]鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种基于铁磁悬臂梁的低 振动阈值监控二级能量采集器,用于解决现有技术中二级能量采集器功能单一、以及感应 小振幅、低加速度振动效率低的问题。
[0008] 为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种基于铁磁悬臂梁的低振动阈值 监控二级能量采集器,所述二级能量采集器包括固定架,以及固定在所述固定架内的第一 级低频振子和第二级高频振子;
[0009] 所述第一级低频振子包括:
[0010]第一悬臂梁,所述第一悬臂梁的第一端固定在所述固定架的一侧,所述第一悬臂 梁的第二端为自由端;
[0011]永磁体,所述永磁体位于所述第一悬臂梁第二端的第一表面;
[0012]质量块,所述质量块位于所述第一悬臂梁第二端的第二表面或所述永磁体的上表 面;
[0013] 所述第二级高频振子包括:
[00M]第二悬臂梁,所述第二悬臂梁的第一端固定在所述固定架的另一侧,所述第二悬 臂梁的第二端为自由端;
[0015] 压电薄膜,所述压电薄膜位于所述第二悬臂梁的第一表面;
[0016]其中,所述第一悬臂梁和第二悬臂梁为铁磁材料悬臂梁,且所述第一悬臂梁的第 二端和第二悬臂梁的第二端之间设有预设距离。
[0017]优选地,其能量来源于外界环境的振动;当外界环境的振动小于阈值加速度时,所 述二级能量采集器处于休眠状态;当外界环境的振动大于或等于阈值加速度时,所述二级 能量采集器被触发,进行谐振发电。
[0018] 优选地,所述预设间距为0.1〜0.5mm。
[0019]优选地,所述第一悬臂梁的厚度为10〜100um,所述第二悬臂梁的厚度为1〇〜 100um〇
[0020]优选地,所述第一级低频振子还包括垫片,所述垫片位于所述第一悬臂梁和永磁 体之间。
[0021]优选地,所述垫片的厚度与所述二级能量采集器的阈值加速度正相关。
[0022] 优选地,所述质量块的质量与所述第一级低频振子的谐振频率负相关。
[0023] 优选地,所述压电薄膜包括下电极,位于所述下电极上表面的压电材料,以及位于 所述压电材料上表面的上电极,其中,所述上、下电极通过导线和外接负载连接。
[0024] 优选地,所述压电材料为PVDF或PZT。
[0025] 优选地,所述第一级低频振子的谐振频率为10赫兹数级,所述第二级高频振子的 谐振频率为100赫兹数级。
[0026]如上所述,本发明的基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器,具有以 下有效果:
[0027] 1.本发明所述二级能量采集器通过第一悬臂梁上的永磁体磁化第二悬臂梁自由 端的铁磁部分,使得两级悬臂梁之间产生磁力相互作用,实现当外界环境的振动小于阈值 加速度时,所述二级能量采集器处于休眠状态;当外界环境的振动大于或等于阈值加速度 时,所述二级能量采集器被触发,进行谐振发电;由此实现振动阈值监控和同步能量采集的 双重功能,不仅提供电能,还充当了传感器。
[0028] 2.本发明所述二级能量采集器通过磁场耦合作用将机械能从第一级低频振子传 递到第二级高频振子,避免了第一悬臂梁和第二悬臂梁的相互碰撞,从而提高了器件的可 靠性。
[0029] 3•由于本发明所述二级能量采集器的铁磁悬臂梁的厚度较小,实现在较小的厚度 范围内发生较强的磁化作用,使得磁力作用变化很剧烈,对第二悬臂梁的拨动触发效果较 好,发电效率较高,而且还减小了封装器件的尺寸要求。
[0030] 4•本发明所述二级能量采集器在第一、第二悬臂梁自由端预设间距不变的情况 下,还可通过改变垫片的厚度设定该结构的阈值加速度,及通过改变质量块的质量设定第 一级低频振子的谐振频率。
[0031] 5.由于第一、第二悬臂梁自由端预设间距不变,具有不同阈值加速度的二级能量 采集器的最大磁斥力相同,使得第一悬臂梁触发第二悬臂梁谐振发电的排斥力也相同,由 此实现了本发明所述二级能量采集器具有较为平坦的能量输出响应。
附图说明
[0032]图1显示为本发明所述的二级能量采集器的结构示意图。
[0033]图2显示为本发明所述的二级能量采集器的第一平衡状态示意图。
[0034]图3显示为本发明所述的二级能量采集器的第二平衡状态示意图。
[0035]图4显示为本发明所述二级能量采集器输出电压前两次触发的放大图。
[0036] 元件标号说明
[0037] 1 二级能量采集器
[0038] 11 固定架
[0039] 12 第一级低频振子
[0040] 121 第一悬臂梁
[0041] 122 永磁体
[0042] 123 质量块
[0043] 124 垫片
[0044] 13 第二级高频振子
[0045] 131 第二悬臂梁
[0046] 132 压电薄膜
[0047] 1321 下电极
[0048] 1322 薄膜材料
[0049] 1323 上电极
具体实施方式
[0050]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0051] 请参阅图1至图4。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本 发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数 目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其 组件布局型态也可能更为复杂。
[0052]如图1所示,本发明提供一种基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器, 所述二级能量采集器1包括固定架11,以及固定在所述固定架11内的第一级低频振子12和 第二级高频振子13;
[0053] 所述第一级低频振子12包括:
[0054] 第一悬臂梁121,所述第一悬臂梁121的第一端固定在所述固定架11的一侧,所述 第一悬臂梁121的第二端为自由端;
[0055] 永磁体122,所述永磁体122位于所述第一悬臂梁121第二端的第一表面;
[0056] 质量块123,所述质量块123位于所述第一悬臂梁121第二端的第二表面或所述永 磁体122的上表面;
[0057] 所述第二级高频振子13包括:
[0058] 第二悬臂梁131,所述第二悬臂梁131的第一端固定在所述固定架11的另一侧,所 述第二悬臂梁131的第二端为自由端;
[0059] 压电薄膜132,所述压电薄膜132位于所述第二悬臂梁131的第一表面;
[0060] 其中,所述第一悬臂梁121和第二悬臂梁131为铁磁材料悬臂梁,且所述第一悬臂 梁121的第二端和第二悬臂梁131的第二端之间设有预设距离。
[0061]具体的,所述第一悬臂梁121的厚度为10〜100um,所述第二悬臂梁131的厚度为10 〜100um〇
[0062] 优选地,所述第一悬臂梁121的厚度为30〜100um,所述第二悬臂梁131的厚度为30 〜100um;进一步优选地,在本实施例中,所述第一、第二悬臂梁的厚度均为60um。当然,在其 它实施例中,所述第一、第二悬臂梁的厚度还可以为30、40、50、70、80、90或100皿1等。
[0063] 优选地,在本实施例中,所述第一悬臂梁121的长度为13.0mm,宽度为1.9mm;所述 第二悬臂梁131的长度为11.3mm,宽度为4.0mm。
[0064] 优选地,在本实施例中,所述第一、第二悬臂梁为不锈钢悬臂梁,当然,在其它实施 例中,所述第一、第二悬臂梁还可以为其它铁磁材料悬臂梁。
[0065] 具体的,所述预设间距为0.1〜0.5mm。优选地,在本实施例中,所述预设间距为 0.27mm;当然,在其它实施例中,所述预设间距还可以为0.1、0.2、0.3、0.4或0.5111111等。
[0066] 优选地,在本实施例中,所述永磁体122的质量为20mg,其磁铁剩磁约为1T,其厚度 为0.5ram〇
[0067] 具体的,所述第一级低频振子12还包括垫片124,所述垫片124位于所述第一悬臂 梁121和永磁体122之间;其中,所述垫片124的厚度与所述二级能量采集器1的阈值加速度 正相关,即所述垫片124的厚度增加,所述二级能量采集器1的阈值加速度随之增加。
[0068] 需要说明的是,阈值加速度是第一级低频振子12从第一平衡状态运动到第二平衡 状态时,外界环境振动所需要的最小加速度。
[0069] 具体的,所述第一级低频振子12还包括一压电薄膜,该压电薄膜位于所述第一悬 臂梁121第一端的上表面。
[0070]需要说明的是,当所述第一悬臂梁121上设置有压电薄膜时,所述第一级低频振子 12和第二级高频振子13都可以将机械能转化成电能并进行输出;当所述第一悬臂梁121上 没有设置压电薄膜时,所述第二级高频振子13则将机械能转化成电能并进行输出。
[0071] 具体的,所述质量块123的质量与所述第一级低频振子I2的谐振频率负相关,即质 量块123的质量增加,所述第一级低频振子12的谐振频率随之减小。
[0072] 优选地,所述质量块123的质量为60〜150mg;进一步优选地,在本实施例中,所述 质量块123的质量为74mg。当然,在其它实施例中,所述质量块123的质量还可以为60、70、 80、90、100、110、120、130、140或15011^等。
[0073] 需要说明的是,通过改变质量块123的质量,使得第一级低频振子12的谐振频率和 外界环境的振动频率保持一致,进而使第一悬臂梁121和外界环境发生共振,由此提高第一 级低频振子12采集吸收机械能的效率。
[0074] 具体的,所述压电薄膜132包括下电极1321,位于所述下电极1321上表面的压电材 料,1322以及位于所述压电材料1322上表面的上电极1323,其中,所述上、下电极通过导线 和外接负载连接;其中,所述压电材料1322为PVDF (聚偏氟乙烯)或PZT (错钛酸铅)。
[0075] 需要说明的是,所述二级能量采集器1的发电效率与压电薄膜132长度和第二悬臂 梁长度的比例相关,即发电效率随该比例的增加先增大再减小。优选地,压电薄膜132长度 与第二悬臂梁131长度的比例为1/3〜2/3。优选地,在本实施例中,所述压电薄膜132的厚度 约为30um。
[0076] 如图1所示,所述第一悬臂梁121用于感应外界环境的振动并获取机械能,通过永 磁体122磁化第一悬臂梁121的第二端和第二悬臂梁131的第二端,并通过第一悬臂梁121与 第二悬臂梁131之间的磁斥力驱动,将第一级低频振子12的机械能传递到第二级高频振子 13;第二悬臂梁131因磁斥力会发生弯曲,并在压电薄膜132上产生应力,根据正压电效应, 该应力使压电材料两端产生电荷,即把第一悬臂梁121通过磁场耦合作用传递到第二悬臂 梁131的机械能转化成电能。
[0077]需要说明的是,由于第一悬臂梁121和第二悬臂梁131受到竖直方向的磁斥力分量 的作用,相互远离,并稳定在第一平衡状态上;当外界环境的振动在竖直方向的振动幅度大 于或等于阈值加速度时,第一悬臂梁121的惯性力大于第一、第二悬臂梁之间的最大磁斥 力,激发第二级高频振子13进入高频谐振发电状态,而且此时的发电效率较高;当外界环境 的振动在竖直方向的振动幅度小于阈值加速度时,第一、第二悬臂梁在第一平衡状态上作 小幅度振动,此时第二级高频振子13的发电效率较低,即所述二级能量采集器1处于休眠状 态。
[0078]需要说明的是,由于第一级低频振子12是用来感应外界环境的振动,故其谐振频 率较低,为10赫兹数级;而第二级高频振子13用于谐振发电,需要有较高的谐振频率,以获 得较高的发电效率,故第二级高频振子13的谐振频率为100赫兹数级。
[0079]如图2所示,图2表示为本发明所述二级能量采集器在外界环境没有振动的情况下 的初始状态,即第一平衡状态。在第一平衡状态下,永磁体磁化第一、第二悬臂梁的第二端, 第一、第二悬臂梁之间产生磁力相互作用,由于该磁力存在竖直分量,第一、第二悬臂梁在 该磁力竖直分量的影响下相互远离,并最终稳定在第一平衡状态上。当外界环境的振动小 于阈值加速度时,第一、第二悬臂梁会在第一平衡状态上作小幅度振动,此时第二级高频振 子的发电效率较低,即所述二级能量采集器处于休眠状态。
[00S0]如图3所示,图3表示为本发明所述二级能量采集器在外界环境的振动大于或等于 阈值加速度时,第一悬臂梁越过第二悬臂梁后达到新的平衡状态,即第二平衡状态。当外界 环境的振动大于或等于阈值加速度时,第一、第二悬臂梁就会从第一平衡状态运动到第二 平衡状态,并在第二平衡状态下,第二级高频振子进入高频谐振发电状态,此时压电薄膜输 出的为交流电,交流电的频率等于第二级高频振子的谐振频率。
[0081]需要说明的是,由于第一平衡状态比第二平衡状态稳定,即第一平衡状态比第二 平衡状态系统的势能低,故在受外界环境振动的影响下,第二平衡状态容易转变到第一平 衡状态。
[0082] 如图4所示,为本实施例中所述二级能量采集器输出电压前两次触发的放大图。从 图中可以看出,0.3秒之前,外界环境振动激励的加速度(0.20g)低于阈值加速度,输出电压 为低频交流电,其频率等于激励振动的频率(44.5Hz),电压幅值较低(小于25mV);在0.3秒 之后,激励振动的加速度增加到〇.23g,刚好超过阈值加速度,此时触发发生,第一级低频振 子和第二级高频振子完成了从第一平衡状态到第二平衡状态的转变,即从图2到图3的转 变,输出电压幅值较高(约为lOOmV),其频率为第二级高频振子的谐振频率(375.1Hz)。由于 所述二级能量采集器在第一平衡状态时势能低,所以第一次触发后很快从第二平衡状态回 到第一平衡状态,即完成从图3到图2的转变。此后所述二级能量采集器积累能量,等待下一 次触发。
[0083]综上所述,本发明的基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器,具有以 下有益效果:
[0084] 1.本发明所述二级能量采集器通过第一悬臂梁上的永磁体磁化第二悬臂梁自由 端的铁磁部分,使得两级悬臂梁之间产生磁力相互作用,实现当外界环境的振动小于阈值 加速度时,所述二级能量采集器处于休眠状态;当外界环境的振动大于或等于阈值加速度 时,所述二级能量采集器被触发,进行谐振发电;由此实现振动阈值监控和同步能量采集的 双重功能,不仅提供电能,还充当了传感器。
[0085] 2.本发明所述二级能量采集器通过磁场耦合作用将机械能从第一级低频振子传 递到第二级高频振子,避免了第一悬臂梁和第二悬臂梁的相互碰撞,从而提高了器件的可 靠性。
[0086] 3•由于本发明所述二级能量采集器的铁磁悬臂梁的厚度较小,实现在较小的厚度 范围内发生较强的磁化作用,使得磁力作用变化很剧烈,对第二悬臂梁的拨动触发效果较 好,发电效率较高,而且还减小了封装器件的尺寸要求。
[0087] 4.本发明所述二级能量采集器在第一、第二悬臂梁自由端预设间距不变的情况 下,还可通过改变垫片的厚度设定该结构的阈值加速度,及通过改变质量块的质量设定第 一级低频振子的谐振频率。
[0088] 5•由于第一、第二悬臂梁自由端预设间距不变,具有不同阈值加速度的二级能量 米集器的最大磁斥力相同,使得第一悬臂梁触发第二悬臂梁谐振发电的排斥力也相同,由 此实现了本发明所述二级能量采集器具有较为平坦的能量输出响应。
[0089]所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0090]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因 此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1. 一种基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器,其特征在于,所述二级能 量采集器包括固定架,以及固定在所述固定架内的第一级低频振子和第二级高频振子; 所述第一级低频振子包括: 第一悬臂梁,所述第一悬臂梁的第一端固定在所述固定架的一侧,所述第一悬臂梁的 第二端为自由端; 永磁体,所述永磁体位于所述第一悬臂梁第二端的第一表面; 质量块,所述质量块位于所述第一悬臂梁第二端的第二表面或所述永磁体的上表面; 所述第二级高频振子包括: 第二悬臂梁,所述第二悬臂梁的第一端固定在所述固定架的另一侧,所述第二悬臂梁 的第二端为自由端; 压电薄膜,所述压电薄膜位于所述第二悬臂梁的第一表面; 其中,所述第一悬臂梁和第二悬臂梁为铁磁材料悬臂梁,且所述第一悬臂梁的第二端 和第二悬臂梁的第二端之间设有预设距离。
2. 根据权利要求1所述的基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器,其特征 在于,其能量来源于外界环境的振动;当外界环境的振动小于阈值加速度时,所述二级能量 采集器处于休眠状态;当外界环境的振动大于或等于阈值加速度时,所述二级能量采集器 被触发,进行谐振发电。
3.根据权利要求1所述的基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器,其特征 在于,所述预设间距为〇. 1〜0.5mm。
4.根据权利要求1所述的基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器,其特征 在于,所述第一悬臂梁的厚度为10〜l〇〇um,所述第二悬臂梁的厚度为1〇〜l〇〇um。
5. 根据权利要求1所述的基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器,其特征 在于,所述第一级低频振子还包括垫片,所述垫片位于所述第一悬臂梁和永磁体之间。
6. 根据权利要求5所述的基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器,其特征 在于,所述塾片的厚度与所述二级能量采集器的阈值加速度正相关。
7. 根据权利要求1所述的基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器,其特征 在于,所述质量块的质量与所述第一级低频振子的谐振频率负相关。
8. 根据权利要求1所述的基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器,其特征 在于,所述压电薄膜包括下电极,位于所述下电极上表面的压电材料,以及位于所述压电材 料上表面的上电极,其中,所述上、下电极通过导线和外接负载连接。
9. 根据权利要求8所述的基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器,其特征 在于,所述压电材料为PVDF或PZT。
10. 根据权利要求1所述的基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器,其特征 在于,所述第一级低频振子的谐振频率为10赫兹数级,所述第二级高频振子的谐振频率为 1〇〇赫兹数级。
CN201610947457.2A 2016-10-26 2016-10-26 基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器 Active CN107994807B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610947457.2A CN107994807B (zh) 2016-10-26 2016-10-26 基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610947457.2A CN107994807B (zh) 2016-10-26 2016-10-26 基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107994807A true CN107994807A (zh) 2018-05-04
CN107994807B CN107994807B (zh) 2020-02-14

Family

ID=62028763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610947457.2A Active CN107994807B (zh) 2016-10-26 2016-10-26 基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107994807B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108540014A (zh) * 2018-05-14 2018-09-14 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种低频柔性能量采集器和自供能运动计数器
CN108680246A (zh) * 2018-05-14 2018-10-19 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置及识别方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202939207U (zh) * 2012-12-04 2013-05-15 西安科技大学 一种基于光学读出的微机电电流传感装置
CN103475265A (zh) * 2013-09-16 2013-12-25 天津大学 双稳双压电悬臂梁振动能量采集器
CN104242725A (zh) * 2013-06-13 2014-12-24 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种二级振动式宽频带能量采集器
CN104868784A (zh) * 2015-04-28 2015-08-26 南京航空航天大学 一种用于振动能量回收的压电振荡器结构
CN105226992A (zh) * 2014-06-06 2016-01-06 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 振动幅度阈值驱动发电的能量采集器及传感器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202939207U (zh) * 2012-12-04 2013-05-15 西安科技大学 一种基于光学读出的微机电电流传感装置
CN104242725A (zh) * 2013-06-13 2014-12-24 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种二级振动式宽频带能量采集器
CN103475265A (zh) * 2013-09-16 2013-12-25 天津大学 双稳双压电悬臂梁振动能量采集器
CN105226992A (zh) * 2014-06-06 2016-01-06 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 振动幅度阈值驱动发电的能量采集器及传感器
CN104868784A (zh) * 2015-04-28 2015-08-26 南京航空航天大学 一种用于振动能量回收的压电振荡器结构

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108540014A (zh) * 2018-05-14 2018-09-14 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种低频柔性能量采集器和自供能运动计数器
CN108680246A (zh) * 2018-05-14 2018-10-19 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置及识别方法
CN108540014B (zh) * 2018-05-14 2020-03-24 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种低频柔性能量采集器和自供能运动计数器
CN108680246B (zh) * 2018-05-14 2020-11-06 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置及识别方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107994807B (zh) 2020-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104242725B (zh) 一种二级振动式宽频带能量采集器
EP2573931B1 (en) Power generation element and power generation apparatus provided with power generation element
CN102594203B (zh) 纵振横摆式低频大振幅压电悬臂梁发电装置
CN103595295B (zh) 基于磁铁/压电的宽频带振动能量采集器
CN103117676B (zh) 一种采用旋转摆式结构的压磁/压电宽频振动能量采集器
CN107994807A (zh) 基于铁磁悬臂梁的低振动阈值监控二级能量采集器
JP2011152004A (ja) 発電ユニットおよび発電装置
CN206620036U (zh) 线性振动马达以及电子设备
CN109474203A (zh) 磁致伸缩薄膜式多冲击低频转高频的振动收集与发电装置
CN102594205A (zh) 一种纵横复合激励式压电俘能器
CN109194086A (zh) 一种非线性磁机耦合的复合式俘能器
CN106655886A (zh) 一种双稳态双模式的振动能量采集器
CN202524321U (zh) 纵振横摆式低频大振幅压电悬臂梁发电装置
CN110912371A (zh) 一种多机理复合式宽频带振动俘能器
CN102510239A (zh) 复合式振动发电机
CN105811805A (zh) 一种基于列车转向架轨道振动能收集的微型发电机
CN205249083U (zh) 低频振动电磁能量收集器
CN109889082A (zh) 基于摩擦发电机的振动-磁场能量混合收集装置
CN103762889A (zh) 基于超磁致伸缩薄膜的杠杆式振动能量收集器
CN109586615A (zh) 磁致伸缩薄膜式低频转高频的振动收集与发电装置
CN106803726B (zh) 低频振动电磁能量收集器
CN107317511B (zh) 易越过势垒的双稳态压电能量收集装置
CN104897144A (zh) 多驱动电极模态耦合微固体模态陀螺
CN108011543A (zh) 双重梁互激式宽频多稳态升频振动能量采集器
Schlichting et al. A low-loss hybrid rectification technique for piezoelectric energy harvesting

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant