物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置，以解决当前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。本发明专利技术由阶梯式微孔隙增流装置、扭转式发电机组件和紧定螺钉三部分组成。阶梯式微孔隙增流装置增大小流量高压气体的流量，并通过扭转式发电机组件实现能量俘获。本发明专利技术具有气体流量放大功能，并对放大流量的气体进行压电能量收集，显著提高压电发电装置的功率，提升俘能效率3倍以上，通过全桥整流电路可以持续有效的为低功耗电子设备供能，在物联网节点、低功耗电子设备以及低功耗传感器供能技术领域具有广泛的应用前景。

Torsion type piezoelectric power generation device with dual jet port jet flow for energy supply of Internet of things

Torsion type piezoelectric power generation device of the invention discloses a double jet networking nodes powered jet excitation, to solve the piezoelectric power generation device in high pressure gas directly impact piezoelectric power generation device to capture electricity harvesting has small power, low efficiency of technical problems. The invention is composed of three parts of a step type micropore flow increasing device, a torsion type generator assembly and a fastening screw. Step by step flow increasing device to increase the flow rate of high pressure gas flow, and through the torsional generator components to achieve energy capture. The present invention has gas flow amplification function, and the gas flow were amplified piezoelectric energy harvesting, significantly improve the power of piezoelectric generator, enhance the energy harvesting efficiency more than 3 times, the full bridge rectifier circuit can be sustained and effective for low power electronic equipment supply, network nodes, low power consumption and low power electronic equipment for the sensor in the technical field has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置，属于低功耗电子设备供能

技术介绍
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。传统的压电发电的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
的发展与应用。
技术实现思路
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，本专利技术公开物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置，为低功耗器件提供一种功率大、效率高的供能装置。本专利技术所采用的技术方案是：所述物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置由阶梯式微孔隙增流装置、扭转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扭转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；所述扭转式发电机组件由安装架、风扇、压电发电组件和固定销组成，安装架与阶梯式微孔隙增流装置通过紧定螺钉进行螺纹连接，风扇和压电发电组件通过固定销进行连接。所述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。所述安装架设置有发电机进气端，混合气体经由发电机进气端进入扭转式发电机组件作用在风扇上，所述安装架设置有安装架螺纹孔，紧定螺钉与安装架螺纹孔螺纹连接，所述安装架设置有压电发电组件安装孔，压电发电组件通过压电发电组件安装孔与安装架紧固连接，所述安装架设置有排气孔，混合气体经由排气孔排出扭转式发电机组件。所述风扇设置有风扇外螺纹，风扇通过风扇外螺纹与压电发电组件螺纹连接，所述风扇设置有固定销安装孔a，固定销与固定销安装孔a配合连接；所述压电发电组件设置有弹性基板、压电元件，压电元件和弹性基板粘接，所述压电发电组件设置有固定销安装孔b，固定销与固定销安装孔b配合连接，所述压电发电组件设置有压电发电组件内螺纹，风扇外螺纹与压电发电组件内螺纹螺纹连接。所述弹性基板设置有直梁a、L型梁和直梁b，所述弹性基板设置有固定凸块，固定凸块与压电发电组件安装孔紧固连接，所述弹性基板设置有弧形铰链Ⅰ、弧形铰链Ⅱ和弧形铰链Ⅲ，用于降低弹性基板的扭转刚度。本专利技术的有益效果是：在不影响工业生产的工作情况下，利用所专利技术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锥形出气端喷出，激励扭转式发电机组件组件，使内部压电发电组件产生弯曲形变，利用正压电效应实现机械能向电能转化，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。本专利技术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，在低功耗电子设备供能
具有广泛的应用前景。附图说明图1所示为本专利技术提出的物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置的结构示意图；图2所示为本专利技术提出的阶梯式微孔隙增流装置结构示意图；图3所示为本专利技术提出的圆锥式吸气端剖视图；图4所示为本专利技术提出的锥形出气端剖视图；图5所示为本专利技术提出的扭转式发电机组件组件结构示意图；图6所示为本专利技术提出的安装架结构示意图；图7所示为本专利技术提出的风扇结构示意图；图8所示为本专利技术提出的压电发电组件主视图；图9所示为本专利技术提出的压电发电组件左视图；图10所示为本专利技术提出的弹性基板局部视图；图11所示为本专利技术提出的全桥整流电路示意图。具体实施方式具体实施方式：结合图1~图11说明本实施方式。本实施方式提供了物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置的具体实施方案。所述物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置由阶梯式微孔隙增流装置1、扭转式发电机组件2和紧定螺钉3组成，其中阶梯式微孔隙增流装置1和扭转式发电机组件2通过紧定螺钉3紧固连接。所述阶梯式微孔隙增流装置1包括有圆锥式吸气端1-1、锥形出气端1-2、增流端螺纹连接孔1-3、供气孔1-4、一级微型射流孔1-5、二级微型射流孔1-6和挡环1-7；所述圆锥式吸气端1-1位于阶梯式微孔隙增流装置1的吸气端，锥形出气端1-2位于阶梯式微孔隙增流装置1的出气端，所述增流端螺纹连接孔1-3靠近锥形出气端1-2，所述增流端螺纹连接孔1-3与紧定螺钉3螺纹连接，所述一级微型射流孔1-5和二级微型射流孔1-6位于阶梯式微孔隙增流装置1的中部，一级微型射流孔1-5和二级微型射流孔1-6之间设置有挡环1-7，挡环1-7可阻隔一级微型射流孔1-5和二级微型射流孔1-6，所述供气孔1-4靠近二级微型射流孔1-6，高压气体经由所述供气孔1-4同时进入一级微型射流孔1-5和二级微型射流孔1-6，诱导气体和高压气体组成的混合气体经由一级微型射流孔1-5进行一次空气能放大，经由二级微型射流孔1-6进行二次加速，二次加速后的混合气体通过锥形出气端1-2喷出阶梯式微孔隙增流装置1。所述扭转式发电机组件2为物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置的电能产生装置，所述扭转式发电机组件2由安装架2-1、风扇2-2、压电发电组件2-3和固定销2-4组成；所述安装架2-1设置有发电机进气端2-1-1，混合气体经由发电机进气端2-1-1进入扭转式发电机组件2作用在风扇2-2上，风扇2-2在混合气体的作用下发生转动带动压电发电组件2-3产生扭转；所述安装架2-1设置有安装架螺纹孔2-1-2，紧定螺钉3与安装架螺纹孔2-1-2螺纹连接；所述安装架2-1设置有压电发电组件安装孔2-1-3，压电发电组件2-3通过压电发电组件安装孔2-1-3与安装架2-1紧固连接；所述安装架本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置，其特征在于该物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置由阶梯式微孔隙增流装置（1）、扭转式发电机组件（2）和紧定螺钉（3）组成，所述阶梯式微孔隙增流装置（1）和扭转式发电机组件（2）通过紧定螺钉（3）紧固连接；所述阶梯式微孔隙增流装置（1）设置有圆锥式吸气端（1‑1）、锥形出气端（1‑2）、增流端螺纹连接孔（1‑3）、供气孔（1‑4）、一级微型射流孔（1‑5）、二级微型射流孔（1‑6）和挡环（1‑7）；所述扭转式发电机组件（2）由安装架（2‑1）、风扇（2‑2）、压电发电组件（2‑3）和固定销（2‑4）组成，安装架（2‑1）与阶梯式微孔隙增流装置（1）通过紧定螺钉（3）进行螺纹连接，风扇（2‑2）和压电发电组件（2‑3）通过固定销（2‑4）进行连接。

【技术特征摘要】
1.一种物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置，其特征在于该物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置由阶梯式微孔隙增流装置（1）、扭转式发电机组件（2）和紧定螺钉（3）组成，所述阶梯式微孔隙增流装置（1）和扭转式发电机组件（2）通过紧定螺钉（3）紧固连接；所述阶梯式微孔隙增流装置（1）设置有圆锥式吸气端（1-1）、锥形出气端（1-2）、增流端螺纹连接孔（1-3）、供气孔（1-4）、一级微型射流孔（1-5）、二级微型射流孔（1-6）和挡环（1-7）；所述扭转式发电机组件（2）由安装架（2-1）、风扇（2-2）、压电发电组件（2-3）和固定销（2-4）组成，安装架（2-1）与阶梯式微孔隙增流装置（1）通过紧定螺钉（3）进行螺纹连接，风扇（2-2）和压电发电组件（2-3）通过固定销（2-4）进行连接。2.根据权利要求1所述的一种物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置，其特征在于圆锥式吸气端（1-1）位于阶梯式微孔隙增流装置（1）的吸气端，锥形出气端（1-2）位于阶梯式微孔隙增流装置（1）的出气端，所述增流端螺纹连接孔（1-3）靠近锥形出气端（1-2），所述增流端螺纹连接孔（1-3）与紧定螺钉（3）螺纹连接，所述一级微型射流孔（1-5）和二级微型射流孔（1-6）位于阶梯式微孔隙增流装置（1）的中部，一级微型射流孔（1-5）和二级微型射流孔（1-6）之间设置有挡环（1-7），挡环（1-7）可阻隔一级微型射流孔（1-5）和二级微型射流孔（1-6），所述供气孔（1-4）靠近二级微型射流孔（1-6）。3.根据权利要求1所述的一种物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置，其特征在于安装架（2-1）设置有发电机进气端（2-1-1），混合气体经由发电机进气端（2-1-1）进入扭转式发电机组件（2）作用在风扇（2-2）上，所述安装架（2-1）设置有安装架螺纹孔（2-1-2），紧定螺钉（3）与安装架螺纹孔（2-1-2）螺纹连接，所述安装架（2-1）设置有压电发电组件安装孔（2-1-3），压电发电组件（2-3）通过压电发电组件安装孔（2-1-3）与安装架（2-1）紧固连接，所述安装架（2-1）设置有排气孔（2-1-4），混合气体经由排气孔（2-1-4）排出扭转式发电机组件（2）。4.根据权利要求1所述的一种物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置，其特征在于所述风扇（2-2）设置有风扇外螺纹（2-2-1），风扇（2-2）通过风扇外螺纹（2-2-1）与压电发电组件（2-3）螺纹连接，所述风扇（2-2）设置有固定销安装孔a（2-2-2），固定销（2-4）与固定销安装孔a（2-2-2）配合连接。5.根据权利要求1所述的一种物联网节点供能的双射流口射流激励的扭转式压电发电装置，其特征在于所述压电发电组件（2-3）设置有弹性基板（2-3-1）、压电元件（2-3-2），压电元件（2-3-2）和弹性基板（2-3-1）粘接，所述压电发...

【专利技术属性】
技术研发人员：程廷海，卢晓晖，何猛，赵宏伟，陈茜炎，何璞，殷梦飞，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22