CN206422676U - 面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机，以解决工业环境中低功耗用电器传统供能方式布线复杂、污染环境等问题。本实用新型由腔体结构、腔体端盖和压电组件、活塞、磁体、线圈组成。压电组件在压缩空气的冲击、气体压力及压力波动的作用下产生形变，并在低压时进行复位，基于压电效应产生电能，并在整个过程中由于活塞带动磁体运动，使线圈切割磁感线，基于电磁感应，输出电能。本实用新型在不影响工业生产的情况下，俘获工业环境中气体的能量，并将其转化为电能，为工业环境低功耗用电器供能。本实用新型具有能量转换效率高、清洁无污染以及使用寿命长等优势，在低功耗电子器件供能技术领域具有广泛的应用前景。

Description

面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机

技术领域

本实用新型涉及面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机，属于低功耗电子设备供能技术领域。

背景技术

随着人们对工业生产技术的智能化水平要求不断提高，工业生产技术与物联网技术的融合程度也越来越高，大量的物联网节点等低功耗用电器在机械制造装备领域得到广泛应用。目前，对物联网节点等低功耗用电器进行稳定、可靠的持续供电，是保证物联网节点等低功耗器件正常工作的前提。当前机械制造领域的物联网节点等低功耗器件供能方式主要有电路直接供电和化学电池供电两种方式。其中，电路直接供电方式导致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等低功耗器件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。

利用压电材料的压电效应和导体的电磁感应现象俘获环境微能源，并将其转化为电能的环境能源收集技术，由于其具有能量转换效率高、清洁无污染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。气体动能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，结合压电效应和电磁感应现象将气体能量转化为电能为物联网节点等低功耗器件供能，可有效解决传统电路供电带来的布线复杂及化学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。

发明内容

为解决工业环境中低功耗用电器传统供电方式布线复杂、污染环境等技术问题，本实用新型公开一种面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机，为低功耗用电器提供一种功率大、效率高的供能装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

所述面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机包括腔体结构、腔体端盖和压电组件、活塞、磁体、线圈；所述腔体结构一侧端部设置有外螺纹一，所述腔体结构的外螺纹一中心位置设有通孔，所述腔体结构另一侧端部中心位置设有圆形凹槽，其用于实现腔体端盖中凸缘的安装布置，所述腔体结构中心位置设有内螺纹，其用于与腔体端盖的外螺纹二旋合连接，实现腔体结构与腔体端盖的紧固连接，所述腔体结构外部设有环形槽，其用于线圈的布置；所述腔体端盖侧端部设有n个圆形沉孔，n为大于等于1的正整数，其用于实现压电组件的安装布置，所述腔体端盖一侧端部还设置有导线孔，其用于实现压电组件导线的引出，所述腔体端盖另一侧中心位置设有内六角盲孔，其用于方便腔体端盖与腔体结构的安装，所述腔体端盖外圆周表面设置有外螺纹二，其用于与腔体结构的内螺纹旋合连接，实现腔体结构与腔体端盖的紧固连接，所述腔体端盖外圆周表面靠近内六角盲孔侧还设置有凸缘，其用于与腔体结构的圆形凹槽配合连接。所述压电组件包括圆形压电陶瓷片和金属基板，所述圆形压电陶瓷片采用d31模式，所述金属基板为圆形金属弹性体，所述金属基板与圆形压电陶瓷片胶粘连接，使二者几何中心重合，所述压电组件与腔体端盖设置的圆形沉孔一侧端部平面胶粘连接。所述活塞由活塞板和密封环组成，所述活塞安装于腔体结构内，将腔体结构分成两个腔，所述磁体与活塞中心轴重合放置，并胶粘连接，以实现两者的固定，所述线圈安装于腔体结构外部设有的环形槽。

本实用新型的有益效果是：在不影响工业生产的情况下，俘获工业气体能量，并将之转化为电能，经过整流存储可为工业环境中低功耗用电器进行供能，可以解决低功耗用电器传统供能方式带来的一系列问题，具有能量转换效率高、清洁无污染以及使用寿命长等优势；利用压电效应和电磁感应现象复合发电，可有效提高俘能器发电量，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 所示为本实用新型提出的面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机结构示意图；

图2 所示为本实用新型提出的面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机中腔体结构的剖视图；

图3 所示为本实用新型提出的面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机中腔体结构的左视图；

图4 所示为本实用新型提出的面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机中腔体端盖的剖视图；

图5 所示为本实用新型提出的面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机中腔体端盖的左视图；

图6所示为本实用新型提出的面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机中压电组件的左视图；

图7 所示为本实用新型提出的面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机中压电组件的剖视图；

图8所示为本实用新型提出的面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机中活塞的剖视图；

图9所示为本实用新型提出的面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机中磁体的剖视图；

图10 所示为本实用新型提出的面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机中线圈的剖视图；

图 11所示为一种以气缸为气源的面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机的装配示意图。

具体实施方式：结合图1~图11说明本实施方式。

本实施方式提供一种面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机的具体实施方案。本方案中所述气源为气缸1，所述面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机2与气缸1连通；所述气缸1后端盖中心位置设有螺纹孔，与面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机2中腔体结构2-1所设的外螺纹一2-1-1旋合连接；以实现气缸1与面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机2的紧固连接。所述面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机2包括腔体结构2-1、腔体端盖2-2和压电组件2-3、活塞2-4、磁体2-5、线圈2-6；所述腔体结构2-1一侧端部设置有外螺纹一2-1-1，所述腔体结构2-1的外螺纹一2-1-1中心位置设有通孔2-1-2，所述腔体结构2-1另一侧端部中心位置设有圆形凹槽2-1-4，其用于实现腔体端盖2-2中凸缘2-2-3的安装布置，所述腔体结构2-1中心位置设有内螺纹2-1-3，其用于与腔体端盖2-2的外螺纹二2-2-4旋合连接，实现腔体结构2-1与腔体端盖2-2的紧固连接，所述腔体结构2-1外部设有环形槽2-1-5，其用于线圈2-6的布置；所述腔体端盖2-2一侧端部设有n个圆形沉孔2-2-1，n为大于等于1的正整数，其用于实现压电组件2-3的安装布置，所述腔体端盖2-2一侧端部还设置有导线孔2-2-2，其用于实现压电组件2-3导线的引出，所述腔体端盖2-2另一侧中心位置设有内六角盲孔2-2-5，其用于方便腔体端盖2-2与腔体结构2-1的安装，所述腔体端盖2-2外圆周表面设置有外螺纹二2-2-4，其用于与腔体结构2-1的内螺纹2-1-3旋合连接，实现腔体结构2-1与腔体端盖2-2的紧固连接，所述腔体端盖2-2外圆周表面靠近内六角盲孔2-2-5一侧还设置有凸缘2-2-3，其用于与腔体结构2-1的圆形凹槽2-1-4配合连接。所述压电组件2-3包括圆形压电陶瓷片2-3-1和金属基板2-3-2，所述圆形压电陶瓷片2-3-1采用d ₃₁模式，所述金属基板2-3-2为圆形金属弹性体结构，所述金属基板2-3-2与圆形压电陶瓷片2-3-1胶粘连接，使二者几何中心重合，所述压电组件2-3与腔体端盖2-2设置的圆形沉孔2-2-1一侧端部平面2-2-6胶粘连接。所述活塞2-4由活塞板2-4-1和密封环2-4-2组成，所述活塞2-4安装于腔体结构2-1内，将腔体结构2-1分成两个腔，所述磁体2-5与活塞2-4中心轴重合放置，并胶粘连接，以实现两者的固定，所述线圈2-6；安装于腔体结构2-1外部设有的环形槽2-1-5。

本实施方式的具体发电过程：其发电过程可分为两个部分，压电发电部分和磁电发电部分；压电发电过程：当高压气体进入所述面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机2，高压气体压动活塞2-4右移，使活塞2-4右侧密封空间气压增大，压动压电组件2-3变形，低压时气压使活塞2-4左移，从而使压电组件2-3变形回复，基于压电效应输出电能；磁电发电部分：在高压气体间歇的作用下，活塞2-4带动磁体2-5来回移动，使线圈2-6切割磁感线，基于电磁感应现象输出电能。

Claims (5)

1.面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机，其特征在于：所述面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机（2）包括腔体结构（2-1）、腔体端盖（2-2）、压电组件（2-3）、活塞（2-4）、磁体（2-5）、线圈（2-6）；所述腔体结构（2-1）与腔体端盖（2-2）螺纹连接，所述压电组件（2-3）与腔体端盖（2-2）胶粘连接，所述活塞（2-4）与腔体结构（2-1）配合连接，所述磁体（2-5）与活塞（2-4）胶粘连接，所述线圈（2-6）与腔体结构（2-1）配合连接；所述压电组件（2-3）包括圆形压电陶瓷片（2-3-1）和金属基板（2-3-2）；所述面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机（2）与气源通过螺纹连接，其中所述气源可为气缸、气动马达或气动阀等气动元件。

2.根据权利要求1所述的面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机（2），其特征在于所述腔体结构（2-1）一侧端部设置有外螺纹一（2-1-1），所述腔体结构（2-1）中心位置设有通孔（2-1-2），其用于与气源的连通，所述腔体结构（2-1）另一侧端部中心位置设有圆形凹槽（2-1-4），所述腔体结构（2-1）中心位置设有内螺纹（2-1-3），实现腔体结构（2-1）与腔体端盖（2-2）的紧固连接，所述腔体结构（2-1）外部设有环形槽（2-1-5）。

3.根据权利要求1所述的面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机（2），其特征在于所述腔体端盖（2-2）一侧端部设有n个圆形沉孔（2-2-1），n为大于等于1的正整数，所述腔体端盖（2-2）一侧端部还设置有导线孔（2-2-2），所述腔体端盖（2-2）另一侧中心位置设有内六角盲孔（2-2-5），所述腔体端盖（2-2）外圆周表面设置有外螺纹二（2-2-4），与腔体结构（2-1）的内螺纹（2-1-3）旋合连接，实现腔体结构（2-1）与腔体端盖（2-2）的紧固连接，所述腔体端盖（2-2）外圆周表面靠近内六角盲孔（2-2-5）一侧还设置有凸缘（2-2-3）。

4.根据权利要求1所述的面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机（2），其特征在于所述压电组件（2-3）包括圆形压电陶瓷片（2-3-1）和金属基板（2-3-2），所述圆形压电陶瓷片（2-3-1）采用d ₃₁模式，所述金属基板（2-3-2）为圆形金属弹性体，所述金属基板（2-3-2）与圆形压电陶瓷片（2-3-1）胶粘连接，使二者几何中心重合，所述压电组件（2-3）与腔体端盖（2-2）设置的圆形沉孔（2-2-1）一侧端部平面（2-2-6）胶粘连接。

5.根据权利要求1所述的面向低功耗传感器供能的压差驱动式混合发电机（2），其特征在于所述活塞（2-4）由活塞板（2-4-1）和密封环（2-4-2）组成，所述活塞（2-4）安装于腔体结构（2-1）内，所述磁体（2-5）与活塞（2-4）中心轴重合放置，并胶粘连接，以实现两者的固定，所述线圈（2-6）安装于腔体结构（2-1）外部设有的环形槽（2-1-5）。