[发明专利]多孔增流型转动式压电发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔增流型转动式压电发电机，属于发电和低功耗电子器件供能技术领域。

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。当前的用于俘获工业环境中气体能量的压电发电机存在能量转化效率低的问题，制约了其在物联网节点等低功耗电子器件供能技术领域的应用。

发明内容

为解决传统压电发电机能量转化效率低的问题，本发明公开一种多孔增流型转动式压电发电机，为物联网节点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：

所述一种多孔增流型转动式压电发电机，多孔阵列式增流装置、转动拨动式发电机组件和紧定螺钉组成，其中多孔阵列式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；所述的多孔阵列式增流装置设置有进气孔、环形高压容气腔、增流装置螺纹连接孔、锥形吸气端、微型射流孔和锥形气流喷射端；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，轴承Ⅱ。

所述的进气孔位于环形高压容气腔的圆柱表面上，所述增流装置螺纹连接孔与紧定螺钉螺纹连接，所述锥形吸气端位于多孔阵列式增流装置的诱导气体吸入端，所述微型射流孔位于环形高压容气腔的压缩气体喷射端面，所述微型射流孔紧贴多孔阵列式增流装置的排气端壁面，所述锥形气流喷射端位于多孔阵列式增流装置的排气端。

所述风扇与转轴通过螺纹连接；所述压电发电组件Ⅰ设置有弹性基板和压电元件Ⅰ，所述弹性基板与压电元件Ⅰ粘接，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，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，紧固螺钉与安装通孔配合连接，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；所述压电发电组件Ⅱ设置有复位基板和压电元件Ⅱ，所述复位基板与压电元件Ⅱ粘接；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，利用所发明的多孔阵列式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气孔喷出，激励锥形气流喷射端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，提高压电发电机的能量转化效率。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，在物联网节点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多孔增流型转动式压电发电机的结构示意图；

图2所示为本发明提出的多孔阵列式增流装置结构示意图；