[0044] 以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0045] 如图1所示，一种多方向振动能量收集装置，包括框架1、压电单元2、端盖3和能量收集电路。框架1及端盖3均采用铝或铝合金。框架1上开设有贯通两端的圆柱孔道。两个端盖与框架1的两端分别粘接固定。压电单元2设置在框架1的圆柱孔道内。
[0046] 如图2所示，压电单元2包括胶基质柱6、中心铅球5和六个压电晶片4。胶基质柱6呈圆柱体状，且设置在框架1的圆柱孔道内。中心铅球5及六个压电晶片4均设置在胶基质柱6内部。中心铅球5的重心与胶基质柱6的几何中心重合。六个压电晶片4到中心铅球5的距离相等。其中四个压电晶片4沿胶基质柱6轴线的周向均布；另两个压电晶片4的轴线与胶基质柱6的轴线重合。中心铅球5用于增大压电单元2的重量，进而降低是降低系统的固有频率，使其能够降到与环境中低频振动相匹配的频率范围内，从而实现最大化吸收环境中的富含高能量的低频振动能量。
[0047] 当外界产生振动时，胶基质柱6内会产生应变，从而会使得压电晶片4受压变形，发生极化现象，产生电能。由于本发明在三个轴线方向均布置了压电晶片，故本发明可以感受不同方向上的振动能量并将其收集起来，极大的提高了对环境中振动能量的利用率。胶基质柱6、中心铅球5和压电晶片4组成局域共振型声子晶体单元，局域共振型声子晶体单元具有共振特性，使声波在局域共振型声子晶体单元附近会发生局域化现象而不能向前传播，以较小的尺寸产生低频率的弹性波带隙，从而起到隔振减噪的作用。因此，将本发明埋设在建筑物墙体内、铁路的隔音墙中、地面下，既能够采集环境振动能量进行发电，又能够提高墙体的降噪效果。
[0048] 如图3所示，每个压电晶片4均对应一个能量收集电路。能量收集电路包括能量收集芯片U1。能量收集芯片U1的型号为LTC3588-2。能量收集芯片U1的VIN引脚接电容C1及电容C2的一端，CAP引脚接电容C1的另一端，VIN2引脚接电容C3的一端。电容C2及电容C3的另一端均接地。能量收集芯片U1的SW引脚接电感L1的一端，VOUT引脚接电感L1的另一端及存储电容Cs的正极。存储电容Cs的负极接地。能量收集芯片U1的GND引脚接地。能量收集芯片U1的PZ1引脚、PZ2引脚与对应的压电晶片4的两个输出引脚分别连接。能量收集芯片U1的其余引脚悬空。存储电容Cs用于存储压电晶片4产生的电能，并向后续的蓄电池或负载供电。
[0049] 能量收集芯片U1包含一个用于压电元件的低损耗全波桥式整流器，一个高效的降压转换器，可以实现整流作用，而且还可以将压电片所产生的能量高效率地转换为稳压电压，对电池或超级电容器存储元件进行充电。
[0050] 作为一个优选的技术方案，同一压电单元2对应的六个能量收集电路共用同一个存储电容Cs。
[0051] 如图4和5所示，该多方向振动能量收集装置的制备装置，包括顶盖7、制备壳体8、底座9、滑动销10和防溢塞11。制备壳体8上开设有圆柱通孔。顶盖7侧面的形状能够完全覆盖圆柱通孔。
[0052] 如图5和6所示，底座9包括座板9-1和模具块9-2。模具块9-2与座板9-1的内侧面固定。模具块9-2的底部设置有定位圆盘9-3。定位圆盘9-3的直径等于制备壳体8上圆柱通孔的孔径，进而能够限定模具块9-2与制备壳体8的相对位置。模具块9-2顶部的中心位置设置有球体定位槽9-4。球体定位槽9-4呈圆形，用于定位中心铅球5；球体定位槽9-4的周围设置有四个圆片限位座。圆片限位座由两个圆片限位块组成。两个圆片限位块的外端相对侧开设有限位缝槽。限位缝槽的宽度等于压电晶片4的厚度。模具块9-2上的四个圆片限位座沿球体定位槽9-4轴线的周向均布。
[0053] 如图5、7和8所示，制备壳体8的同一侧面的两端(顶部、底部)均开设有滑销插槽8-1。滑动销10的内端设置有一个圆片限位座。滑动销10的中部设置有滑销限位块10-1。滑动销10的横截面形状与滑销插槽8-1的横截面形状相同。当滑动销10装好压电晶片插入滑销插槽8-1至滑销限位块10-1于制备壳体8接触的状态下，压电晶片位于球体定位槽9-4的正上方。
[0054] 如图5和9所示，防溢塞11塞体部分的横截面形状与滑销插槽8-1的横截面形状相同。防溢塞11的内侧边缘呈圆弧形。防溢塞11的塞体部分完全插入滑销插槽8-1时，能够避免胶介质从位于下方的滑销插槽8-1流出。
[0055] 该多方向振动能量收集装置的制备方法如下：
[0056] 步骤一、将底座9与制备壳体8配合在一起，使得定位圆盘9-3的外圆周面与制备壳体8的圆柱通孔的内壁接触。且底座9位于制备壳体8的下方。将防溢塞11插入制备壳体8上位于下方的滑销插槽8-1。
[0057] 步骤二、在底座9上球体定位槽9-4处放置中心铅球5；在底座9上的四个圆片限位座均放置压电晶片4。在滑动销10的圆片限位座上放置压电晶片4。并将滑动销10插入制备壳体8上位于上方的滑销插槽8-1，使得滑动销10上的压电晶片4位于中心铅球5的正上方。并将该五个压电晶片4的接线端通过导线引出制备壳体8的圆柱通孔外。每个压电晶片4引出的两根线为一组，不可混乱。
[0058] 步骤三、向制备壳体8的圆柱通孔倒入固化胶，使固化胶的顶部与滑动销10上压电晶片4的底部接触。固化胶采用型号为Mold Star 20T的铂金固化硅胶。型号为Mold Star 20T的铂金固化硅胶分为A胶和B胶；其分开时均呈液体状，混合后经过6小时凝固为具有弹性的固体硅胶。
[0059] 步骤四、等待固化胶固化(约为6小时)后，将滑动销10上的压电晶片4与滑动销10分离，并拔出滑动销10。
[0060] 步骤五、向制备壳体8的圆柱通孔倒入固化胶，使固化胶覆盖位于最上方的压电晶片4(此时，固化胶与制备壳体8的圆柱通孔的顶部边缘平齐)。
[0061] 步骤六、等待固化胶固化(约为6小时)后，在制备壳体8的顶部盖上顶盖7。倒置顶盖7、制备壳体8和底座9，使得底座9位于制备壳体8的上方。
[0062] 步骤七、向上拔出底座9，此时，完成中心铅球5和五个压电晶片4的定位。拔出制备壳体8上位于上方的滑销插槽8-1中的防溢塞11(由于经过倒置，故该防溢塞11此时插在制备壳体8上位于上方的滑销插槽8-1中)。在滑动销10的圆片限位座上放置压电晶片4。并将滑动销10插入制备壳体8上位于上方的滑销插槽8-1，使得滑动销10上的压电晶片4位于中心铅球5的正上方。并将该压电晶片4的接线端通过导线引出制备壳体8的圆柱通孔外。
[0063] 步骤八、向制备壳体8的圆柱通孔倒入固化胶，使固化胶与的顶部与滑动销10上压电晶片4的底部接触。
[0064] 步骤九、等待固化胶固化(约为6小时)后，将滑动销10上的压电晶片4与滑动销10分离，并拔出滑动销10。
[0065] 步骤十、向制备壳体8的圆柱通孔倒入固化胶，使固化胶与制备壳体8的圆柱通孔的顶部边缘平齐。
[0066] 步骤十一、等待固化胶固化(约为6小时)后，压电单元2制备完成。将压电单元从制备壳体8中取出，并装入框架1的圆柱孔道中。并将六个压电晶片4接出的导线与六个能量收集电路分别相连。
[0067] 步骤十二、在框架1的两端分别粘接上端盖7。
