[发明专利]用于气动系统能量收集的多层压力驱动式气压能量转换器

说明书

本发明公开了一种用于气动系统能量收集的多层压力驱动式气压能量转换器，所述气压能量转换器包括底座组件、基座组件、端盖和螺栓组件，所述基座组件通过螺栓组件安装在底座组件和端盖之间。本发明基于压电材料的正压电效应，提出了一种用于气动系统能量收集的多层压力驱动式气压能量转换器。其特殊的流道设计以及多层发电单元的同步叠加，使得压力驱动式气压能量转换器的发电效率更高，样机空间结构更加紧凑，适用范围更广。本发明设计的能量转换器可以实现气动能量的最大化利用，在有限的空间内实现压电发电材料的高效能量收集，为气动系统中传感器的供能问题提供了借鉴与参考。

技术领域

本发明属于能量收集领域，涉及一种用于气动系统能量收集的多层压力驱动式气压能量转换器。

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。然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。

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。然而现有压电俘能器存在着结构复杂、空间利用率低、体积大以及能量密度有限等问题，严重制约了压电俘能器的实际应用。

发明内容

为了满足提升压电材料的电能输出，提高俘能器的空间利用率，使能量收集装置的结构更加紧凑，能量密度更大，本发明提供了一种用于气动系统能量收集的多层压力驱动式气压能量转换器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于气动系统能量收集的多层压力驱动式气压能量转换器，包括底座组件、基座组件、端盖和螺栓组件，其中：

所述基座组件通过螺栓组件安装在底座组件和端盖之间；

所述底座组件包括底座、大密封圈I、小密封圈I和盘型压电片I；

所述底座设置有大密封圈I安装槽、盘型压电片I安装槽、底座下凹槽、小密封圈I安装槽和通孔I；

所述盘型压电片I安装槽、大密封圈I安装槽和底座下凹槽自上而下依次分布在底座顶部的中间位置；

所述小密封圈I安装槽分布在大密封圈I安装槽的外侧；

所述通孔I均匀的分布在底座的四角，用于与基座组件和端盖的连接；

所述大密封圈I通过大密封圈I安装槽安装在底座上；

所述小密封圈I通过小密封圈I安装槽安装在底座上；

所述盘型压电片I通过盘型压电片I安装槽安装在底座上；

所述基座组件包括基座、大密封圈II、小密封圈II和盘型压电片II；

所述基座设置有大密封圈II安装槽、小密封圈II安装槽、引线孔I、盘型压电片II安装槽、引线孔II、排气孔、基座下凹槽、密封凸台I、密封凸台II、进气孔I、流道I、基座上凹槽和通孔II；

所述盘型压电片II安装槽、大密封圈II安装槽、基座上凹槽和基座下凹槽自上而下依次分布在基座顶部的中间位置；

所述密封凸台I、密封凸台II位于基座的下端；

所述小密封圈II安装槽分布在大密封圈II安装槽的外侧，且其位置与小密封圈I安装槽的位置相对应；

所述引线孔I和引线孔II分别位于基座的前后面，并与基座下凹槽相通，用于盘型压电片I正负电极的引线；

所述进气孔I位于小密封圈II安装槽的下方，进气孔I通过流道I与基座下凹槽连通，用于气流的进入；