本發明公開了一種低頻壓電式振動能量采集器，包括壓電懸臂梁和質量塊，所述壓電懸臂梁包括固定底座以及第一壓電梁和第二壓電梁，所述第一壓電梁和第二壓電梁均包括周期性連接的之字型基礎梁；所述第一壓電梁/第二壓電梁的一端為自由端，另一端為固定端；所述質量塊設置在第一壓電梁和第二壓電梁的自由端上，所述第一壓電梁和第二壓電梁的固定端均與固定底座連接。本發明的諧振頻率低且產電高，可與人體的振動頻率進行良好匹配，保證可為傳感網器件、微型電子產品等外部設備提供持續的電能。

技術領域

本發明涉及振動能量采集領域，尤其是一種低頻壓電式振動能量采集器。

背景技術

在現代社會中，能源問題越來越嚴峻，發掘新的可用能源成為燃眉之急。環境中的振動無處不在，且是自然存在的，不受外界環境、天氣等因素，如果可以將該振動能量采集，則會大大緩解能源危機，而現實生活中人體振動的能量非常豐富，應該得到更多的采集。目前已經研發了振動能量采集器，其是一種將機械能轉化為電能的裝置，可為傳感網器件、微型電子產品等供電，但其諧振頻率點不處于低頻段，很難與人體的振動頻率進行匹配，因此在諧振頻率點的能量密度較低，從而使得輸出電能低，供電時間不夠充足。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種可與人體的振動頻率進行良好匹配的壓電式振動能量采集器。

為了彌補現有技術的不足，本發明采用的技術方案是：

一種低頻壓電式振動能量采集器，包括壓電懸臂梁和質量塊，所述壓電懸臂梁包括固定底座以及第一壓電梁和第二壓電梁，所述第一壓電梁和第二壓電梁均包括周期性連接的之字型基礎梁；所述第一壓電梁/第二壓電梁的一端為自由端，另一端為固定端；所述質量塊同時設置在第一壓電梁和第二壓電梁的自由端上，所述第一壓電梁和第二壓電梁的固定端均與固定底座連接。

進一步，所述的第一壓電梁和第二壓電梁呈對稱狀設置。

進一步，所述的之字型基礎梁包括第一連接板、第二連接板和中轉板，所述中轉板、第一連接板和第二連接板均呈等間隔排列設置，所述第一連接板和第二連接板均與中轉板相互垂直，所述第一連接板和第二連接板通過相鄰的中轉板連接；所述中轉板的長度大于第一連接板/第二連接板的長度。

進一步，所述第一壓電梁和第二壓電梁的自由端均為中轉板的一端。

進一步，所述第一壓電梁和第二壓電梁的固定端均為第一連接板或第二連接板的一端。

進一步，還包括金屬基片，所述的壓電懸臂梁和質量塊設置有兩組且相互中心對稱，所述的金屬基片緊貼設置在兩根壓電懸臂梁之間。

優選地，所述金屬基片為銅制基片。

優選地，所述質量塊為永磁鐵。

優選地，所述壓電懸臂梁為PZT壓電陶瓷片。

本發明的有益效果是：對壓電懸臂梁施加外力，則由于壓電效應其會產生電流，配上質量塊，壓電懸臂梁的振動時間和幅度會不斷增大，因此能夠持續產生電能；采用第一壓電梁和第二壓電梁的分別設置，與單一壓電板相比，具有更大的產電面積，從而可帶來更高的輸出電壓和輸出功率；采用周期性連接的之字形基礎梁構成的折疊結構，減少了結構的整體長度，在傳導振動能量時耗散更少，因此更容易由前面的之字形基礎梁帶動后面的之字形基礎梁進行振動，即更容易感受振動，故諧振頻率較低；自由端作為起振點，固定端作為振動能量結合點，保證能量采集的正常進行。因此，本發明的諧振頻率低且產電高，可與人體的振動頻率進行良好匹配，保證可為傳感網器件、微型電子產品等外部設備提供持續的電能。

附圖說明

下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的實施方案。

圖1是本發明的振動能量采集器的俯視圖；