本實用新型涉及面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機，屬于低功耗電子設(shè)備供能技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著人們對工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的智能化水平要求不斷提高，工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合程度也越來越高，大量的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點等低功耗用電器在機械制造裝備領(lǐng)域得到廣泛應用。目前，對物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點等低功耗用電器進行穩(wěn)定、可靠的持續(xù)供電，是保證物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點等低功耗器件正常工作的前提。當前機械制造領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點等低功耗器件供能方式主要有電路直接供電和化學電池供電兩種方式。其中，電路直接供電方式導致系統(tǒng)布線復雜等問題，而化學電池供電方式則存在電池使用壽命有限、需定期更換以及環(huán)境污染等不足。因此，需研究一種用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點等低功耗器件供能的新型能源供給技術(shù)以解決傳統(tǒng)供能技術(shù)所帶來的諸多弊端。

利用壓電材料的壓電效應和導體的電磁感應現(xiàn)象俘獲環(huán)境微能源，并將其轉(zhuǎn)化為電能的環(huán)境能源收集技術(shù)，由于其具有能量轉(zhuǎn)換效率高、清潔無污染以及使用壽命長等優(yōu)勢，成為微能源轉(zhuǎn)化與供給技術(shù)的研究熱點。氣體動能是工業(yè)生產(chǎn)中大量存在的能量形式，其具備安全清潔可再生等優(yōu)勢。因此，合理利用工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的氣體能量，結(jié)合壓電效應和電磁感應現(xiàn)象將氣體能量轉(zhuǎn)化為電能為物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點等低功耗器件供能，可有效解決傳統(tǒng)電路供電帶來的布線復雜及化學電池供電帶來的需定期更換、污染環(huán)境等問題，對提高工業(yè)制造裝備技術(shù)的智能化水平具有促進作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決工業(yè)環(huán)境中低功耗用電器傳統(tǒng)供電方式布線復雜、污染環(huán)境等技術(shù)問題，本實用新型公開一種面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機，為低功耗用電器提供一種功率大、效率高的供能裝置。

本實用新型所采用的技術(shù)方案是：

所述面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機包括腔體結(jié)構(gòu)、腔體端蓋和壓電組件、活塞、磁體、線圈；所述腔體結(jié)構(gòu)一側(cè)端部設(shè)置有外螺紋一，所述腔體結(jié)構(gòu)的外螺紋一中心位置設(shè)有通孔，所述腔體結(jié)構(gòu)另一側(cè)端部中心位置設(shè)有圓形凹槽，其用于實現(xiàn)腔體端蓋中凸緣的安裝布置，所述腔體結(jié)構(gòu)中心位置設(shè)有內(nèi)螺紋，其用于與腔體端蓋的外螺紋二旋合連接，實現(xiàn)腔體結(jié)構(gòu)與腔體端蓋的緊固連接，所述腔體結(jié)構(gòu)外部設(shè)有環(huán)形槽，其用于線圈的布置；所述腔體端蓋側(cè)端部設(shè)有n個圓形沉孔，n為大于等于1的正整數(shù)，其用于實現(xiàn)壓電組件的安裝布置，所述腔體端蓋一側(cè)端部還設(shè)置有導線孔，其用于實現(xiàn)壓電組件導線的引出，所述腔體端蓋另一側(cè)中心位置設(shè)有內(nèi)六角盲孔，其用于方便腔體端蓋與腔體結(jié)構(gòu)的安裝，所述腔體端蓋外圓周表面設(shè)置有外螺紋二，其用于與腔體結(jié)構(gòu)的內(nèi)螺紋旋合連接，實現(xiàn)腔體結(jié)構(gòu)與腔體端蓋的緊固連接，所述腔體端蓋外圓周表面靠近內(nèi)六角盲孔側(cè)還設(shè)置有凸緣，其用于與腔體結(jié)構(gòu)的圓形凹槽配合連接。所述壓電組件包括圓形壓電陶瓷片和金屬基板，所述圓形壓電陶瓷片采用d31模式，所述金屬基板為圓形金屬彈性體，所述金屬基板與圓形壓電陶瓷片膠粘連接，使二者幾何中心重合，所述壓電組件與腔體端蓋設(shè)置的圓形沉孔一側(cè)端部平面膠粘連接。所述活塞由活塞板和密封環(huán)組成，所述活塞安裝于腔體結(jié)構(gòu)內(nèi)，將腔體結(jié)構(gòu)分成兩個腔，所述磁體與活塞中心軸重合放置，并膠粘連接，以實現(xiàn)兩者的固定，所述線圈安裝于腔體結(jié)構(gòu)外部設(shè)有的環(huán)形槽。

本實用新型的有益效果是：在不影響工業(yè)生產(chǎn)的情況下，俘獲工業(yè)氣體能量，并將之轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過整流存儲可為工業(yè)環(huán)境中低功耗用電器進行供能，可以解決低功耗用電器傳統(tǒng)供能方式帶來的一系列問題，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、清潔無污染以及使用壽命長等優(yōu)勢；利用壓電效應和電磁感應現(xiàn)象復合發(fā)電，可有效提高俘能器發(fā)電量，在物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點等低功耗電子器件供能技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1 所示為本實用新型提出的面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2 所示為本實用新型提出的面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機中腔體結(jié)構(gòu)的剖視圖；

圖3 所示為本實用新型提出的面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機中腔體結(jié)構(gòu)的左視圖；

圖4 所示為本實用新型提出的面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機中腔體端蓋的剖視圖；

圖5 所示為本實用新型提出的面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機中腔體端蓋的左視圖；

圖6所示為本實用新型提出的面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機中壓電組件的左視圖；

圖7 所示為本實用新型提出的面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機中壓電組件的剖視圖；

圖8所示為本實用新型提出的面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機中活塞的剖視圖；

圖9所示為本實用新型提出的面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機中磁體的剖視圖；

圖10 所示為本實用新型提出的面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機中線圈的剖視圖；

圖 11所示為一種以氣缸為氣源的面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機的裝配示意圖。

具體實施方式：結(jié)合圖1~圖11說明本實施方式。

本實施方式提供一種面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機的具體實施方案。本方案中所述氣源為氣缸1，所述面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機2與氣缸1連通；所述氣缸1后端蓋中心位置設(shè)有螺紋孔，與面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機2中腔體結(jié)構(gòu)2-1所設(shè)的外螺紋一2-1-1旋合連接；以實現(xiàn)氣缸1與面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機2的緊固連接。所述面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機2包括腔體結(jié)構(gòu)2-1、腔體端蓋2-2和壓電組件2-3、活塞2-4、磁體2-5、線圈2-6；所述腔體結(jié)構(gòu)2-1一側(cè)端部設(shè)置有外螺紋一2-1-1，所述腔體結(jié)構(gòu)2-1的外螺紋一2-1-1中心位置設(shè)有通孔2-1-2，所述腔體結(jié)構(gòu)2-1另一側(cè)端部中心位置設(shè)有圓形凹槽2-1-4，其用于實現(xiàn)腔體端蓋2-2中凸緣2-2-3的安裝布置，所述腔體結(jié)構(gòu)2-1中心位置設(shè)有內(nèi)螺紋2-1-3，其用于與腔體端蓋2-2的外螺紋二2-2-4旋合連接，實現(xiàn)腔體結(jié)構(gòu)2-1與腔體端蓋2-2的緊固連接，所述腔體結(jié)構(gòu)2-1外部設(shè)有環(huán)形槽2-1-5，其用于線圈2-6的布置；所述腔體端蓋2-2一側(cè)端部設(shè)有n個圓形沉孔2-2-1，n為大于等于1的正整數(shù)，其用于實現(xiàn)壓電組件2-3的安裝布置，所述腔體端蓋2-2一側(cè)端部還設(shè)置有導線孔2-2-2，其用于實現(xiàn)壓電組件2-3導線的引出，所述腔體端蓋2-2另一側(cè)中心位置設(shè)有內(nèi)六角盲孔2-2-5，其用于方便腔體端蓋2-2與腔體結(jié)構(gòu)2-1的安裝，所述腔體端蓋2-2外圓周表面設(shè)置有外螺紋二2-2-4，其用于與腔體結(jié)構(gòu)2-1的內(nèi)螺紋2-1-3旋合連接，實現(xiàn)腔體結(jié)構(gòu)2-1與腔體端蓋2-2的緊固連接，所述腔體端蓋2-2外圓周表面靠近內(nèi)六角盲孔2-2-5一側(cè)還設(shè)置有凸緣2-2-3，其用于與腔體結(jié)構(gòu)2-1的圓形凹槽2-1-4配合連接。所述壓電組件2-3包括圓形壓電陶瓷片2-3-1和金屬基板2-3-2，所述圓形壓電陶瓷片2-3-1采用d₃₁模式，所述金屬基板2-3-2為圓形金屬彈性體結(jié)構(gòu)，所述金屬基板2-3-2與圓形壓電陶瓷片2-3-1膠粘連接，使二者幾何中心重合，所述壓電組件2-3與腔體端蓋2-2設(shè)置的圓形沉孔2-2-1一側(cè)端部平面2-2-6膠粘連接。所述活塞2-4由活塞板2-4-1和密封環(huán)2-4-2組成，所述活塞2-4安裝于腔體結(jié)構(gòu)2-1內(nèi)，將腔體結(jié)構(gòu)2-1分成兩個腔，所述磁體2-5與活塞2-4中心軸重合放置，并膠粘連接，以實現(xiàn)兩者的固定，所述線圈2-6；安裝于腔體結(jié)構(gòu)2-1外部設(shè)有的環(huán)形槽2-1-5。

本實施方式的具體發(fā)電過程：其發(fā)電過程可分為兩個部分，壓電發(fā)電部分和磁電發(fā)電部分；壓電發(fā)電過程：當高壓氣體進入所述面向低功耗傳感器供能的壓差驅(qū)動式混合發(fā)電機2，高壓氣體壓動活塞2-4右移，使活塞2-4右側(cè)密封空間氣壓增大，壓動壓電組件2-3變形，低壓時氣壓使活塞2-4左移，從而使壓電組件2-3變形回復，基于壓電效應輸出電能；磁電發(fā)電部分：在高壓氣體間歇的作用下，活塞2-4帶動磁體2-5來回移動，使線圈2-6切割磁感線，基于電磁感應現(xiàn)象輸出電能。