[发明专利]用于物联网节点供能的转动拨动式压电发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于物联网节点供能的转动拨动式压电发电装置，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，本发明公开一种用于物联网节点供能的转动拨动式压电发电装置，为低功耗器件提供一种功率大、效率高的供电装置。

本发明所采用的技术方案是：

所述一种用于物联网节点供能的转动拨动式压电发电装置由阶梯式微孔隙增流装置、转动拨动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转动拨动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；所述转动拨动式发电机组件包括风扇、压电发电组件Ⅰ、前安装架、后安装架、压电发电组件Ⅱ、转轴、轴承Ⅰ、紧固螺钉和轴承Ⅱ。

所述阶梯式微孔隙增流装置中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。

所述转动拨动式发电机组件中风扇与转轴通过螺纹连接，所述压电发电组件Ⅰ和前安装架紧固连接，所述前安装架和后安装架通过紧固螺钉紧固连接，所述压电发电组件Ⅱ和后安装架紧固连接，所述转轴与轴承Ⅰ、轴承Ⅱ配合，所述轴承Ⅰ安装在前安装架上，所述轴承Ⅱ安装在后安装架上；所述风扇用于拨动压电发电组件Ⅰ；所述前安装架设置有安装螺纹孔，紧固螺钉与安装螺纹孔螺纹连接，所述前安装架设置有排气孔，用于排出混合气体，所述前安装架设置有轴承安装孔Ⅰ，轴承Ⅰ通过轴承安装孔Ⅰ安装固定在前安装架上，所述前安装架设置有安装沉孔Ⅰ，压电发电组件Ⅰ通过安装沉孔Ⅰ固定在前安装架上；所述后安装架设置有安装通孔，用于安装紧固螺钉，所述后安装架设置有安装沉孔Ⅱ，压电发电组件Ⅱ通过安装沉孔Ⅱ固定在后安装架上，所述后安装架设置有轴承安装孔Ⅱ，轴承Ⅱ通过轴承安装孔Ⅱ安装固定在后安装架上；所述转轴设置有定位轴肩Ⅰ，用于轴承Ⅰ的轴向定位，所述转轴设置有拨片，用于拨动压电发电组件Ⅱ，所述转轴设置有定位轴肩Ⅱ，用于轴承Ⅱ的轴向定位。

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出锥形出气端喷出，激励转动拨动式发电机组件，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，可显著提高压电发电装置的功率，提升俘能效率3倍以上。本发明具备气体流量放大功能，同时具有对放大流量的气体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

图1所示为本发明提出的用于物联网节点供能的转动拨动式压电发电装置的结构示意图；