一种基于MEMS的多模态低频电磁式振动型能量采集器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于MEMS的多模态低频电磁式振动型能量采集器，其是由磁铁层、中间支撑层和线圈层构成的三明治结构；其中，磁铁层上具有能振动的磁铁，线圈层上具有能振动的线圈，支撑层支撑于磁铁层和线圈层之间为磁铁和线圈的振动提供空间。本发明专利技术设计的由中间支撑层支撑，实现磁铁和线圈均能振动的三明治结构的振动能量采集器，能把磁铁和线圈两者共振的频率点错开，使其能在400Hz以下有6个共振模态，并且能采集Z轴方向、X轴旋转、Y轴旋转、XY对角线轴旋转和X‑Y对角线轴旋转5个方向的振动能量。

A multi-modal low frequency electromagnetic vibration type energy collector based on MEMS

The invention relates to a multi-mode low frequency electromagnetic vibration energy collector based on MEMS, which is composed of a sandwich structure, the middle layer and the support layer of magnet coil layer; which has the vibration of the magnet layer, with coil vibration coil layer, support layer between the support layer and the magnet coil the vibration of the magnet and the coil layer provide space. The invention is designed by a middle supporting layer support, vibration energy harvester sandwich structure magnet and coil are vibration, the frequency of resonance coil two magnets and staggered, so that it can have 6 modes below 400Hz, and the 5 direction vibration energy acquisition Z axis, X axis XY, Y axis, X axis and Y diagonal diagonal axis.

【技术实现步骤摘要】
一种基于MEMS的多模态低频电磁式振动型能量采集器
本专利技术属于微能源
,具体涉及一种基于MEMS的多模态低频电磁式振动型能量采集器。
技术介绍
随着微电子技术和无线传感网络的发展，基于MEMS的微能源研究具有重要意义。超低功率电路设计技术的不断提高，使得各种新型电子元器件的工作功率越来越低，依据“摩尔定律”飞速发展的微电子技术已经使微器件的功耗降低到几十到几百微瓦的量级。但是，这类器件在应用过程中往往是大量散布在环境条件苛刻、人类难以接近的地方或植入被测物体内部，对供能元件的体积、成本、工作条件、寿命都提出较高的综合要求。机械振动能是自然界中普遍存在的一种能量形式，振动式能量采集可以通过机械振动能量拾取装置将环境中的振动能转换成电能，基于MEMS振动型能量采集器的工作方式主要有静电式、压电式和电磁式三种，其中，电磁式振动能量采集器是利用磁铁和线圈的相对移动产生感应电动势的原理，国内外研究现状表明，目前研究的电磁式振动能量采集器有两种结构：一种结构是线圈固定，磁铁移动；另一种结构是磁铁固定，线圈移动。MEMS振动型能量采集器优势在于可实现微型化制造、体积小、灵敏度高、无污染、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MEMS的多模态低频电磁式振动型能量采集器，特征在于：其是由磁铁层（1）、中间支撑层（2）和线圈层（3）构成的三明治结构；其中，所述磁铁层包括有外边框Ⅰ（1‑1）、中间质量块Ⅰ（1‑3）和弹性臂Ⅰ（1‑2），所述中间质量块Ⅰ上腐蚀出有凹坑（1‑4）并在凹坑上加载有磁铁（1‑5），所述弹性臂Ⅰ连接于外边框Ⅰ与中间质量块Ⅰ之间以为磁铁的振动提供支持；所述线圈层包括有外边框Ⅲ（3‑1）、中间质量块Ⅲ（3‑3）和弹性臂Ⅲ（3‑2），所述中间质量块Ⅲ的左上、左下、右上、右下四个区域上制备有相同的4个独立的回字型线圈（3‑4）,所述弹性臂Ⅲ连接于外边框Ⅲ与中间质量块Ⅲ之间以为线圈的振动提供支持；所...

【技术特征摘要】
1.一种基于MEMS的多模态低频电磁式振动型能量采集器，特征在于：其是由磁铁层（1）、中间支撑层（2）和线圈层（3）构成的三明治结构；其中，所述磁铁层包括有外边框Ⅰ（1-1）、中间质量块Ⅰ（1-3）和弹性臂Ⅰ（1-2），所述中间质量块Ⅰ上腐蚀出有凹坑（1-4）并在凹坑上加载有磁铁（1-5），所述弹性臂Ⅰ连接于外边框Ⅰ与中间质量块Ⅰ之间以为磁铁的振动提供支持；所述线圈层包括有外边框Ⅲ（3-1）、中间质量块Ⅲ（3-3）和弹性臂Ⅲ（3-2），所述中间质量块Ⅲ的左上、左下、右上、右下四个区域上制备有相同的4个独立的回字型线圈（3-4）,所述弹性臂Ⅲ连接于外边框Ⅲ与中间质量块Ⅲ之间以为线圈的振动提供支持；所述支撑层支撑于磁铁层和线圈层之间为磁铁和线圈的振动提供空间，所述支撑层包括有外边框Ⅱ（2-1），所述外边框Ⅱ与磁铁层的外边框Ⅰ、线圈层的外边框Ⅲ通过粘结的方式形成整体。2.根据权利要求1所述基于MEMS的多模态低频电磁式振动型能量采集器，其特征在于：所述磁铁层的外边框Ⅰ、弹性臂Ⅰ和中间质量块Ⅰ，所述线圈层的外边框Ⅲ、弹性臂Ⅲ和中间质量块Ⅲ，所述支撑层的外边框Ⅱ均为硅材质。3.根据权利要求1所述基于MEMS的多模态低频电磁式振动型能量采集器，其特征在于：所述磁铁层具有Z轴方向、XY对角线轴旋转方向和X-Y对角线轴旋转方向的三种振动模态；所述线圈层具有Z轴方向、X轴旋转方向和Y轴旋转方向的三种振动模态。4.根据权利要求1或3所述基于MEMS的多模态低频电磁式振动型能量采集器，其特征在于：所述磁铁层的弹性臂Ⅰ是包括有4个形弹性臂Ⅰ且依次连接于外边框Ⅰ与中间质量块Ⅰ的4个对应面之间；所述线圈层的弹性臂Ⅲ是包括有4个形弹性臂Ⅲ且连接在外边框Ⅲ和中间质量块Ⅲ的前、后两个相对面或左右两个相对面之间。5.根据权利要求1或3所述基于MEMS的多模态低...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆东，王俊平，
申请(专利权)人：滨州学院，
类型：发明
国别省市：山东,37