[发明专利]面向低功耗传感器供能的保压增速激励式能量俘获装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种面向低功耗传感器供能的保压增速激励式能量俘获装置，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。

利用压电元件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，结合压电元件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。当前用于俘获工业环境中气体能量的能量俘获装置存在能量转化效率低的问题，制约了其在低功耗传感器等低功耗电子器件供能技术领域的应用。

发明内容

为解决传统能量俘获装置能量转化效率低的问题，本发明公开一种面向低功耗传感器供能的保压增速激励式能量俘获装置，为低功耗传感器等低功耗电子器件提供一种可持续工作、能量转化效率高的供能装置。

本发明所采用的技术方案是：

所述一种面向低功耗传感器供能的保压增速激励式能量俘获装置，由多孔增流型射流器、保压增速激励式发电机组件和紧定螺钉三部分组成，其中多孔增流型射流器和保压增速激励式发电机组件通过紧定螺钉紧固连接；所述的多孔增流型射流器设置有进气孔、高压气体环形容腔、增流装置螺纹连接孔、锥形引流端、微型射流孔和锥形气流喷射端；所述保压增速激励式发电机组件由固定架、扇形压电发电组件、矩形压电发电组件和扰流板组成，扇形压电发电组件与固定架紧固连接，矩形压电发电组件和固定架紧固连接，扰流板与矩形压电发电组件紧固连接。

所述的多孔增流型射流器中进气孔位于高压气体环形容腔的圆柱表面上，所述增流装置螺纹连接孔与紧定螺钉螺纹连接，所述锥形引流端位于多孔增流型射流器的诱导气体吸入端，所述微型射流孔位于高压气体环形容腔的压缩气体喷射端面，所述微型射流孔紧贴多孔增流型射流器的排气端壁面，所述锥形气流喷射端位于多孔增流型射流器的排气端。

所述保压增速激励式发电机组件中固定架设置有发电机进气端、发电机出气端，发电机进气端和发电机出气端分别位于固定架两侧端面，所述固定架设置有安装孔Ⅰ，扇形压电发电组件通过安装孔Ⅰ安装固定在固定架上，所述固定架设置有安装螺纹孔，安装螺纹孔与紧定螺钉螺纹连接，所述固定架设置有安装孔Ⅱ，矩形压电发电组件通过安装孔Ⅱ安装固定在固定架上；所述扇形压电发电组件设置有扇形弹性基板、压电元件Ⅰ，所述扇形弹性基板与压电元件Ⅰ粘接；所述矩形压电发电组件设置有矩形弹性基板、压电元件Ⅱ，矩形弹性基板与压电元件Ⅱ粘接；所述扰流板设置有安装沉孔，扰流板通过安装沉孔与矩形压电发电组件固定连接，所述扰流板设置有内弧面、外弧面。

本发明的有益效果是：在不影响工业生产的工作情况下，利用所发明的多孔增流型射流器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气流喷射端喷出，激励出口处保压增速激励式发电机组件，使内部压电发电组件产生弯曲形变，利用正压电效应实现电能转化，以达到利用放大气流进行能量收集转化的效果，提高能量俘获装置的能量转化效率。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，电能产生效率提高3倍以上，在低功耗传感器等低功耗电子器件供能技术领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1所示为本发明提出的面向低功耗传感器供能的保压增速激励式能量俘获装置的结构示意图；

图2所示为本发明提出的多孔增流型射流器结构示意图；

图3所示为本发明提出的锥形引流端剖视图；

图4所示为本发明提出的微型射流孔结构剖视图；

图5所示为本发明提出的锥形气流喷射端剖视图；