[发明专利]一种利用环隙射流激励的双作用膜片式压电发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用环隙射流激励的双作用膜片式压电发电机，属于低功耗电子设备供能技术领域。

背景技术

随着先进制造装备技术不断朝着智能化、轻量化、微型化和集成化方向迈进，并伴随着其与低功耗电子设备供能技术的深度融合，使得大量的物联网节点、低功耗传感器和低功耗器件等低功耗电子设备在先进制造装备技术领域得到了广泛应用。同时这也对低功耗电子设备的供能技术水平提出了较高的要求。因此，对低功耗器件、物联网节点等低功耗电子设备提供稳定可靠的持续供能，是保证其正常工作的前提。当前先进制造装备技术领域的物联网节点、低功耗器件等的供能方式主要包括电源直接供能和化学电池供能两种方式。其中，电源直接供能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。由此可见，研究一种新型能源俘获与转化技术以解决传统供能技术所带来的诸多弊端显得尤为重要。

基于压电元件的自供能技术由于具有结构简单、不发热、无电磁干扰和寿命长等优点，已成为当前环境微能源俘获与转化技术的研究热点问题之一。其可将工业环境中大量存在的清洁可再生的微能源（如气体压力能）转化为需要的电能并为低功耗电子设备持续可靠的供电，该技术研究可有效解决传统电源供电带来的布线复杂以及化学电池供电带来的需定期更换、污染环境等问题。然而，当前的工业环境中的发电机大多不能将气体压力能量直接转化为电能，或能量转化效率较低制约了此类发电机在物联网节点、低功耗传感器和低功耗器件等低功耗电子设备供能技术领域的应用。

发明内容

为解决当前工业环境中用于俘获气体压力能的微能源发电机存在能量俘获效率低等技术问题，本发明公开一种利用环隙射流激励的双作用膜片式压电发电机，为低功耗电子设备提供一种高效的微能源供给装置。

本发明所采用的技术方案是：

所述一种利用环隙射流激励的双作用膜片式压电发电机包括微孔隙气体增流器、紧定螺钉和双膜片式发电组件，微孔隙气体增流器通过紧定螺钉与双膜片式发电组件螺纹连接；所述微孔隙气体增流器包括锥形吸气端、吸气端螺钉、固定套筒、锥形喷气端、喷气端螺钉、喷气端密封圈和吸气端密封圈；所述锥形吸气端与固定套筒通过吸气端密封圈气体密封，锥形吸气端与固定套筒通过吸气端螺钉螺纹连接；所述锥形喷气端与固定套筒通过喷气端密封圈气体密封，锥形喷气端与固定套筒通过喷气端螺钉螺纹连接；所述双膜片式发电组件包括发电组件固定架、扇形发电组件、扰流膜片和矩形发电组件；所述发电组件固定架与扇形发电组件紧固连接，发电组件固定架与矩形发电组件紧固连接，矩形发电组件与扰流膜片紧固连接。

所述锥形吸气端设置有引流孔、吸气端通孔、吸气端密封圈凹槽和锥形吸气端螺纹孔；锥形吸气端螺纹孔与吸气端螺钉螺纹连接。

所述固定套筒设置有套筒螺纹孔Ⅰ，套筒螺纹孔Ⅰ与吸气端螺钉螺纹连接；固定套筒设置有进气孔；固定套筒设置有套筒螺纹孔Ⅱ，套筒螺纹孔Ⅱ与喷气端螺钉螺纹连接。

所述锥形喷气端设置有喷气端连通孔、锥形喷气口、喷气端螺纹孔、增流装置螺纹孔和喷气端密封圈凹槽；所述喷气端螺钉与喷气端螺纹孔螺纹连接，增流装置螺纹孔与紧定螺钉螺纹连接，喷气端密封圈与喷气端密封圈凹槽固定。

所述发电组件固定架设置有发电机进气端、发电机出气口、旋转槽Ⅰ、安装螺纹孔和旋转槽Ⅱ；旋转槽Ⅰ与矩形发电组件固定，旋转槽Ⅱ与扇形发电组件固定，安装螺纹孔与紧定螺钉螺纹连接。

所述扇形发电组件设置有扇形金属基板和压电元件Ⅰ，扇形金属基板与压电元件Ⅰ固定；所述扰流膜片设置有发电组件沉孔，发电组件沉孔与矩形发电组件固定；扰流膜片设置有内弧面和外弧面；所述矩形发电组件设置有矩形金属基板和压电元件Ⅱ，矩形金属基板和压电元件Ⅱ固定。

所述引流孔半径为R₀，吸气端通孔半径为R₁，引流孔与吸气端通孔的半径比为E=R₀/R₁，E值满足的范围为1~1.5；所述喷气端连通孔半径为R₃，喷气端连通孔与吸气端通孔的半径比为F=R₃/R₁，F值满足的范围为1.2~1.5；喷气端连通孔与进气孔的半径比为D=R₃/R₂，D值满足的范围为5~8。