一种复合式微型风力发电机

摘要

一种复合式微型风力发电机，其包括微支架、微梁、压电结构、金属线圈、永磁体和底座，所述微梁的单端固定或两端均固定于微支架上，微支架固定于底座上，微梁、压电结构和金属线圈构成复合式微型风力发电机的可动部分。在微梁上设置有压电结构和金属线圈，在底座上固定有永磁体，永磁体的Ｓ极或Ｎ极正对金属线圈平面，并在永磁体与线圈平面之间预留间隙，该发电机同时利用压电效应和电磁感应原理实现将微结构振动能转换为电能，具有比单独采用压电效应或电磁感应原理的微型风力发电机更高的机电转换效率。其便于采用硅微加工技术进行批量化加工，成本低，特别适合于为无线传感网络节点等供电。

主权项

一种复合式微型风力发电机，其同时采用压电效应和电磁感应原理将微结构的振动能转换为电能；所述电机包括微支架、微梁、压电结构和底座，所述微梁的单端固定于微支架上，或两端均固定于微支架上，进一步通过微支架固定于底座上，微梁构成复合式微型风力发电机的可动部分；其特征在于：所述压电结构设置在所述微梁表面的非固定部位，所述压电结构由压电层和位于压电层上表面和下表面的金属电极构成；在所述微梁表面的非固定部位还设置有金属线圈，并在底座上固定有永磁体，在永磁体的上表面涂覆有绝缘材料层，永磁体的Ｓ极或Ｎ极正对金属线圈平面，并在永磁体与金属线圈平面之间预留间隙；在风载荷作用下，复合式微型风力发电机的可动部分发生振动时，位于微梁上的压电层由于变形而产生的电通过分别位于压电层上、下表面的电极引出；微梁振动同时引起金属线圈与永磁体之间的相对位置和通过金属线圈的磁通量发生变化，在线圈内产生感生电动势，该感生电动势通过金属线圈两端的电极引出；以上压电效应产生的电和电磁感应产生的电，引出后直接为负载供电，或者经整流后对储能器进行充电；所述压电层的材料为图形化的PZT膜；微梁和微支架的材料为硅片，微支架在正面和背面有SiO2绝缘层；金属电极的材料为Ti和Pt金属。