[发明专利]一种柔性密封下多片周向排布的气压能量转换器

说明书

一种柔性密封下多片周向排布的气压能量转换器，属于能量收集技术领域。连接件的上下圆形凹槽内均装有压电基座，每个压电基座的环形凸台外端均粘接有密封薄膜，每个密封薄膜外表面均粘接有多个压电片基板，多个压电片基板外表面粘接有多个压电片，位于上方的多个压电片基板外表面和位于下方的多个压电片基板外表面均设置有密封座，每个密封座外端均设置有密封盖，且密封盖设置在端盖内，端盖与连接件通过多个螺栓可拆卸固定连接，开设在压电基座上的泄压通孔一与开设在连接件上的泄压通孔二同轴相通设置，端盖上的螺钉孔内拧入螺钉，螺钉作用于密封盖上。本发明可直接将气体压力能转化为电能，产生的电能可存储于蓄电池以延长蓄电池的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种柔性密封下多片周向排布的气压能量转换器，属于能量收集技术领域。

背景技术

当前利用光伏、静电、压电等手段收集自然能源转化为电能并存储的研究已渗透到许多领域，例如光伏电池车载充电装置能够通过将光能转化为电能，并存储于蓄电池中以延长电池的续航里程。

压电材料具有能量转换效率高、装置结构简单、不受电磁干扰以及使用寿命长等优势，其具有的正压电效应可有效转化振动、冲击等能量为电能，因此成为微能源收集领域所利用的主要材料之一。同时为了满足气动系统节能、环保、绿色、可持续发展的行业发展需求，气动系统中许多无线传感器功耗已经降低至毫瓦甚至微瓦级水平。因此，利用压电材料对气动系统自身能量进行电能转化，并通过整流电路将电能存储于蓄电池，可成为一种延长蓄电池使用寿命的新方法。

现有无线传感器采用蓄电池供电，而现有技术下蓄电池的能量密度有限，不能够长时间供电，这就带来了无线传感器需要频繁更换的问题。实际情况中，往往需要大量的无线传感器，一方面废弃的电池会污染环境；另一方面为众多传感器更换电池费时费力，造成不必要的人力资源浪费。因此需要一种能量转换装置，可以直接将环境能量转化为电能，为无线传感器供电。本发明将基于此设计一种能将气体能量直接转化为电能的装置。

发明内容

本发明的目的在于设计一种可以将气体能量直接转化为电能的装置，该部分电能可为传感器直接提供能量，使其正常工作，通过周向分布的压电片实现能量收集效率的提高，据此提供一种柔性密封下多片周向排布的气压能量转换器。

本发明所涉及的技术特点在于：传统利用压电材料进行能量收集时，多采用单点激励，而利用均布载荷施加于压电材料表面的设计也大多没有考虑约束方式对压电材料应变的影响，不能使压电材料电能输出达到最大化，因此本发明充分考虑能量最大输出的问题，在此基础上进行设计。首先密封形式可以根据具体情况进行变化，可以采用密封圈压紧的方式，也可以用胶进行粘合；压电片部分采用多片结构，其中扇形压电片的最佳中心角度根据各压电片之间的间隙以及整体尺寸变化，根据角度对扇形压电片进行周向排布，使面积利用达到最大化，每一个扇形压电片都相当于一块电池，将多个扇形压电片通过串联或并联连接起来，使得电能输出最大化；压电片与基板的形状，可根据实际情况进行调整，达到应变均匀的目的。本发明通过结构设计可在一定程度上提高气体能量向电能转化与输出的效果。

实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种柔性密封下多片周向排布的气压能量转换器，包括两个端盖、两个密封盖、两个节流片、两个密封座、两个压电基座、连接件、两个密封薄膜、多个压电片基板及多个压电片；