[发明专利]物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置，属于低功耗电子设备供能技术领域。

背景技术

随着制造装备技术智能化水平的不断提高，并伴随着其与物联网技术的深度融合，大量的物联网节点在机械制造装备领域得到广泛应用。对物联网节点进行稳定、可靠的持续供电，是保证物联网节点正常工作的前提。当前机械制造领域的物联网节点供能方式主要包括电源直接供电和化学电池供电两种方式。其中，电源直接供电方式存在电磁干扰严重、系统布线复杂等问题，而化学电池供电方式则存在电池使用寿命有限、需定期更换以及环境污染等不足。因此，需研究一种用于物联网节点供能的新型能源供给技术以解决传统供能技术所带来的诸多弊端。

利用压电材料的正压电效应俘获环境微能源转化为电能的环境能源收集技术，由于具有能量转换效率高、清洁无污染、不受电磁干扰以及使用寿命长等优势，成为微能源转化与供给技术的研究热点。压缩气体具有的能量是工业生产中大量存在的能量形式，其具备安全清洁可再生等优势。因此，合理利用工业生产环境中的气体能量，结合压电材料的正压电效应将气体能量转化为电能为无线物联网节点供能，可有效解决传统电源供电带来的布线复杂及电池供电带来的需定期更换、污染环境等问题，对提高工业制造装备技术的智能化水平具有促进作用。传统的压电发电的装置普遍利用工业环境中的高压气体直接冲击压电发电装置来俘获电能，使得传统气体冲击式压电发电装置存在俘能功率小、效率低的问题，限制了压电发电装置在低功耗电子设备供能技术领域的发展与应用。

发明内容

为解决已有压电发电装置在高压气体直接冲击压电发电装置俘获电能时存在俘能功率小、效率低等技术问题，本发明公开物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置，为低功耗器件提供一种功率大、效率高的供能装置。

本发明所采用的技术方案是：

所述物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置由阶梯式微孔隙增流装置、扭转式发电机组件和紧定螺钉组成；所述阶梯式微孔隙增流装置和扭转式发电机组件通过紧定螺钉紧固连接；所述阶梯式微孔隙增流装置设置有圆锥式吸气端、锥形出气端、增流端螺纹连接孔、供气孔、一级微型射流孔、二级微型射流孔和挡环；所述扭转式发电机组件由安装架、风扇、压电发电组件和固定销组成，安装架与阶梯式微孔隙增流装置通过紧定螺钉进行螺纹连接，风扇和压电发电组件通过固定销进行连接。

所述圆锥式吸气端位于阶梯式微孔隙增流装置的吸气端，锥形出气端位于阶梯式微孔隙增流装置的出气端，所述增流端螺纹连接孔靠近锥形出气端，所述增流端螺纹连接孔与紧定螺钉螺纹连接，所述一级微型射流孔和二级微型射流孔位于阶梯式微孔隙增流装置的中部，一级微型射流孔和二级微型射流孔之间设置有挡环，挡环可阻隔一级微型射流孔和二级微型射流孔，所述供气孔靠近二级微型射流孔。

所述安装架设置有发电机进气端，混合气体经由发电机进气端进入扭转式发电机组件作用在风扇上，所述安装架设置有安装架螺纹孔，紧定螺钉与安装架螺纹孔螺纹连接，所述安装架设置有压电发电组件安装孔，压电发电组件通过压电发电组件安装孔与安装架紧固连接，所述安装架设置有排气孔，混合气体经由排气孔排出扭转式发电机组件。

所述风扇设置有风扇外螺纹，风扇通过风扇外螺纹与压电发电组件螺纹连接，所述风扇设置有固定销安装孔a，固定销与固定销安装孔a配合连接；所述压电发电组件设置有弹性基板、压电元件，压电元件和弹性基板粘接，所述压电发电组件设置有固定销安装孔b，固定销与固定销安装孔b配合连接，所述压电发电组件设置有压电发电组件内螺纹，风扇外螺纹与压电发电组件内螺纹螺纹连接。

所述弹性基板设置有直梁a、L型梁和直梁b，所述弹性基板设置有固定凸块，固定凸块与压电发电组件安装孔紧固连接，所述弹性基板设置有弧形铰链Ⅰ、弧形铰链Ⅱ和弧形铰链Ⅲ，用于降低弹性基板的扭转刚度。

本发明的有益效果是：在不影响工业生产的工作情况下，利用所发明的阶梯式微孔隙增流装置对小流量高压气体进行流量放大，放大流量后的气体通过锥形出气端喷出，激励扭转式发电机组件组件，使内部压电发电组件产生弯曲形变，利用正压电效应实现机械能向电能转化，以达到利用放大气流进行能量收集转化的效果，可显著提高压电发电装置的功率，提升俘能效率3倍以上。本发明具有利用高压小流量气体进行气体流量放大的效果，并兼具充分利用放大的流量进行压电能量收集的技术优势，在低功耗电子设备供能技术领域具有广泛的应用前景。

附图说明