[发明专利]基于气流激振的压电能量收集装置及工作方法

权利要求书

1.一种基于气流激振的压电能量收集装置，包括气流激振系统(1)和换能系统(2)，其特征在于：所述气流激振系统(1)包括喷嘴(11)和共振腔(12)，所述共振腔(12)的前端设置有尖劈(13)，所述尖劈(13)正对着喷嘴(11)出口，所述换能系统(2)包括压电换能器(21)和储能控制电路板(22)，所述压电换能器(21)的一端以悬臂形式设置在共振腔(12)的腔体内，所述压电换能器(21)的另一端悬空，所述共振腔(12)上设置有储能控制电路板(22)。

2.根据权利要求1所述的基于气流激振的压电能量收集装置，其特征在于：所述喷嘴(11)通过连接板(14)与共振腔(12)相连，所述喷嘴(11)正对共振腔(12)，所述连接板(14)的上端面与喷嘴(11)相连，所述连接板(14)的下端面与共振腔(12)相连。

3.根据权利要求1所述的基于气流激振的压电能量收集装置，其特征在于：所述喷嘴(11)为变截面的楔形孔，所述喷嘴(11)入口的面积大于喷嘴(11)出口的面积，所述喷嘴(11)出口正对共振腔(12)的尖劈(13)处。

4.根据权利要求1所述的基于气流激振的压电能量收集装置，其特征在于：所述压电换能器(21)由压电片(211)和金属基板(212)组成，所述压电片(211)设置在金属基板(212)上，所述金属基板(212)通过导线与储能控制电路板(22)电性连接。

5.根据权利要求1所述的基于气流激振的压电能量收集装置，其特征在于：所述共振腔(12)的上端设置有安装槽(15)，所述压电换能器(21)的一端设置在安装槽(15)中并通过盖板(16)固定，所述压电换能器(21)靠近共振腔(12)后端的部分悬空，所述储能控制电路板(22)集成在共振腔(12)的后端。

6.根据权利要求1所述的基于气流激振的压电能量收集装置，其特征在于：所述共振腔(12)的后端设置有安装槽(15)，所述压电换能器(21)的一端设置在安装槽(15)中并通过盖板(16)固定，所述压电换能器(21)靠近共振腔(12)上端的部分悬空，所述储能控制电路板(22)集成在共振腔(12)的底端。

7.一种如权利要求1至6中任一项所述的基于气流激振的压电能量收集装置的工作方法，其特征在于，它包含如下步骤：

步骤一、环境气流经喷嘴(11)喷出后形成射流(3)；

步骤二、所述射流(3)冲击尖劈(13)后形成旋涡(4)脱落产生正向边棱音；

步骤三、所述正向边棱音在共振腔(12)内进行传播，并在共振腔(12)的后端反射回来，产生负向边棱音；

步骤四、所述正向边棱音和负向边棱音触发共振腔(12)内部的空气进入谐振状态，形成驻波共振；

步骤五、所述共振腔(12)内的空气在驻波共振影响下作周期性的膨胀与压缩运动，驱动压电换能器(21)摆动，所述压电换能器(21)形成振动产生应变并在压电片(211)的厚度方向形成电压，所述电压经储能控制电路板(22)实现能量存储与供电。