悬臂压电换能器的制作方法

文档序号:12485668阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种压电换能器,包括:

锚定件(16a);

半导体材料的梁(25、125、225、325、425),从所述锚定件(16a)开始在平行于第一轴(Y)的主方向上悬臂式延伸,并且具有平行于第一平面(XY)的面(25c、125c、225c、325c),所述第一平面由所述第一轴(Y)和垂直于所述第一轴(Y)的第二轴(X)限定;以及

压电层(26),在所述梁(25、125、225、325、425)的所述面(25c、125c、225c、325c)上;

所述梁(25、125、225、325、425)的垂直于所述第一轴(Y)的截面是非对称的,并且被成形为使得所述梁(25、125、225、325、425)响应于施加到所述锚定件(16)并且根据所述第一轴(X)指向的力而呈现离开所述第一平面(XY)的变形。

2.根据权利要求1所述的压电换能器,其中所述梁(25、125、225、325、425)的垂直于所述第一轴(Y)的所述截面关于重心平面是非对称的。

3.根据权利要求2所述的压电换能器,其中所述梁(25、125、225、325、425)的垂直于所述第一轴(Y)的所述截面关于平行于所述第一平面(XY)的重心平面和平行于第二平面(YZ)的重心平面是非对称的,所述第二平面由所述第一轴(Y)以及垂直于所述第一轴(Y)和所述第二轴(X)的第三轴(Z)限定。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的压电换能器,其中所述梁(25)具有沿着第一纵向边缘(25d)的第一厚度(T1)和沿着第二纵向边缘(25e)的小于所述第一厚度(T1)的第二厚度(T2)。

5.根据权利要求4所述的压电换能器,其中所述梁(25)的第一纵向部分(25f)沿着所述第一纵向边缘(25d)延伸并且具有所述第一厚度(T1);并且所述梁(25)的第二纵向部分(25g)沿着所述 第二纵向边缘(25e)延伸并且具有所述第二厚度(T2)。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的压电换能器,其中所述梁(25)的垂直于所述第一轴(Y)的所述截面为L形的。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的压电换能器,其中所述压电层(26)被布置在第一电极(27)和第二电极(28)之间,所述第一电极(27)位于所述梁(25)的所述面(25c)上。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的压电换能器,包括在所述梁(425)的一个端部(425b)处的重物(426)。

9.一种压电转换器,包括:

半导体材料的支撑体(15);

半导体材料的质量体(16),能够关于所述支撑体(15)移动;以及

锚定到所述质量体(16)的根据前述权利要求中任一项的多个压电换能器(17)。

10.根据权利要求9所述的压电转换器,其中所述质量体(16)被弹性约束到所述支撑体(15),并且能够沿着所述第二轴(X)在第一位置(X1)和第二位置(X2)之间关于所述支撑体(15)移动。

11.根据权利要求9或者10所述的压电转换器,包括双稳态设备(20、21),所述双稳态设备耦合到所述质量体(16),并且被配置为选择性地响应于沿着所述第二轴(X)定向并且具有大于触发阈值的强度的力,而实现所述质量体(16)的在所述第一位置(X1)和所述第二位置(X2)之间的移动。

12.根据权利要求11所述的压电转换器,其中所述双稳态设备(20、21)具有当所述质量体(16)处于所述第一位置(X1)时的第一稳定配置和当所述质量体(16)处于所述第二位置(X2)时的第二稳定配置,并且被连接到所述质量体,使得施加到所述质量体(16)并且沿着所述第二轴(X)定向的力趋于将所述双稳态设备(20、21)变形。

13.根据权利要求12所述的压电转换器,其中所述双稳态设备 (20、21)包括第一双稳态机构(20),所述第一双稳态机构包括具有固定到所述支撑体(15)的相应端部的第一弹性层叠元件(20a)和第二弹性层叠元件(20b)、以及桥接元件(32),所述桥接元件将所述第一弹性层叠元件(20a)的中心部分和所述第二弹性层叠元件(20b)的中心部分连接到所述质量体(16)。

14.根据权利要求13所述的压电转换器,其中所述第一弹性层叠元件(20a)和所述第二弹性层叠元件(20b)在所述第一稳定配置和所述第二稳定配置中成拱形并且彼此平行,并且能够在所述第一稳定配置和所述第二稳定配置之间平行于所述第一平面(XY)移动。

15.根据权利要求14所述的压电转换器,其中所述第一弹性层叠元件(20a)和所述第二弹性层叠元件(20b)限定在所述第一稳定配置中的在面对所述质量体(16)的侧开口的相应第一凹状、和在所述第二稳定配置中的在与所述质量体(16)相反的侧开口的相应第二凹状。

16.根据权利要求13到15中的任一项所述的转换器,其中所述双稳态设备(20、21)包括与所述第一双稳态机构(20)基本上相同的第二双稳态机构(21),所述第一双稳态机构(20)和所述第二双稳态机构(21)耦合到所述质量体(16)的关于所述第二轴(X)的相反侧面。

17.根据权利要求16所述的转换器,其中所述第二双稳态机构(21)的第一弹性层叠元件和第二弹性层叠元件限定在所述第一稳定配置中的在与所述质量体(16)相反的侧开口的相应第一凹状、和在所述第二稳定配置中的在面对所述质量体(16)的侧开口的相应第二凹状。

18.一种能量收集系统,包括根据权利要求8到16中的任一项所述的压电转换器(2),并且所述压电转换器被配置为收集环境能量并且将所收集的所述环境能量转换为电收集信号(VH);

存储元件(5),被配置为存储从由所述压电换能器(2)收集的所述环境能量的转换得到的电能;以及

收集接口(3),耦合到所述换能器(2),并且被配置为向所述存储元件(5)供应作为所述电收集信号(VH)的函数的电充电信号(ICH)。

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