本實(shí)用新型涉及用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)，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(duì)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(diǎn)等低功耗器件在機(jī)械制造裝備領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)等低功耗器件進(jìn)行穩(wěn)定、可靠的持續(xù)供電，是保證物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)等低功耗器件正常工作的前提。當(dāng)前機(jī)械制造領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)等低功耗器件供能方式主要有電路直接供電和化學(xué)電池供電兩種方式。其中，電路直接供電方式會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)布線復(fù)雜等問題，而化學(xué)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(diǎn)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(yīng)和導(dǎo)體的電磁感應(yīng)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(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，已成為微能源轉(zhuǎn)化與供給技術(shù)的研究熱點(diǎn)。氣體動(dòng)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(shì)。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(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象將氣體能量轉(zhuǎn)化為電能為物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)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(fù)雜及電池供電帶來的需定期更換、污染環(huán)境等問題，對(duì)提高工業(yè)制造裝備技術(shù)的智能化水平具有促進(jìn)作用。

技術(shù)實(shí)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(fù)雜、污染環(huán)境等技術(shù)問題，本實(shí)用新型公開一種用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)，為低功耗器件提供一種功率大、效率高的供能裝置。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

所述撥動(dòng)式氣動(dòng)電磁壓電發(fā)電機(jī)包括端蓋、前腔組件、撥動(dòng)軸組件、后腔組件、磁環(huán)、線圈一、磁體、線圈二；所述端蓋一側(cè)端部設(shè)置有外螺紋一，所述端蓋的外螺紋一中心位置設(shè)有通孔一，其用于實(shí)現(xiàn)撥動(dòng)式氣動(dòng)電磁壓電發(fā)電機(jī)與氣源之間的氣體的流通；所述端蓋另一側(cè)端部設(shè)有外螺紋二，其用于與前腔組件中前腔體上內(nèi)螺紋一旋合連接，以實(shí)現(xiàn)端蓋與前腔組件緊固連接；所述前腔組件由前腔體和螺釘組成；所述前腔體開口端設(shè)有內(nèi)螺紋一，其用于與端蓋的外螺紋二旋合連接，所述前腔體內(nèi)部中心位置設(shè)有內(nèi)部容腔，；所述前腔體后端部設(shè)有環(huán)形槽，用于撥動(dòng)軸組件中復(fù)位彈簧的安裝，所述前腔體后端部中心位置設(shè)有通孔二，用于撥動(dòng)軸組件中撥動(dòng)軸的安裝，所述前腔體后端部圓周上設(shè)有螺紋孔，用于與螺釘旋合連接，以實(shí)現(xiàn)前腔組件與后腔組件的緊固連接，所述前腔體設(shè)有平面三；以實(shí)現(xiàn)線圈一的固定；所述撥動(dòng)軸組件由撥動(dòng)軸和復(fù)位彈簧組成，所述撥動(dòng)軸前端設(shè)有環(huán)形凹槽，用于密封環(huán)的安裝，以實(shí)現(xiàn)撥動(dòng)軸組件與前腔組件的密封連接，所述撥動(dòng)軸后端外圓周設(shè)有凸起，用于撥動(dòng)后腔組件中壓電組件上的金屬基板，所述撥動(dòng)軸中部設(shè)有圓柱面，用于與前腔體設(shè)有的通孔二配合安裝，所述復(fù)位彈簧一端安裝與前腔體后端部設(shè)有的環(huán)形槽，另一端與撥動(dòng)軸接觸；所述撥動(dòng)軸組件設(shè)有平面一,與磁環(huán)膠粘連接，以實(shí)現(xiàn)磁環(huán)的固定。所述撥動(dòng)軸組件設(shè)有平面二，與磁體膠粘連接，以實(shí)現(xiàn)磁體的固定；所述后腔組件由后腔體和壓電組件組成；所述后腔體前端設(shè)有圓形通孔，用于實(shí)現(xiàn)前腔組件與后腔組件之間的固定，所述后腔體設(shè)有內(nèi)腔；所述后腔體后端設(shè)有導(dǎo)線孔，用于壓電片、線圈一和線圈二導(dǎo)線的引出；所述后腔體四周均勻設(shè)有n個(gè)方形槽，n為大于等于1的正整數(shù)，用于壓電組件的安裝固定，所述壓電組件由固定板、金屬基板、壓電片組成，所述固定板安裝于后腔體設(shè)有的方形槽中并膠粘固定，所述固定板在后腔體內(nèi)部的一端與m個(gè)金屬基板膠粘連接，m為大于等于1的正整數(shù)，所述金屬基板一端與固定板膠粘連接，所述壓電片分別與金屬基板兩個(gè)平面貼合并膠粘連接。所述磁環(huán)與撥動(dòng)軸中心軸重合放置，其一端與撥動(dòng)軸所設(shè)平面一膠粘連接；所述線圈一與前腔體中心軸重合放置，其一端與前腔體所設(shè)的平面三膠粘連接；所述磁體與撥動(dòng)軸中心軸重合放置，其一端與撥動(dòng)軸所設(shè)平面二膠粘連接；所述線圈二與后腔體的中心軸重合放置，其一端與后腔體所設(shè)平面四膠粘連接。

本實(shí)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(chǔ)可為工業(yè)環(huán)境中低功耗用電器進(jìn)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，并具有能量轉(zhuǎn)換效率高、清潔無污染以及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)；利用壓電效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象復(fù)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(diǎn)等低功耗電子器件供能技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1 所示為本實(shí)用新型提出的用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2 所示為本實(shí)用新型提出的用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)中端蓋的剖視圖；

圖3 所示為本實(shí)用新型提出的用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)中前腔組件的剖視圖；

圖4 所示為本實(shí)用新型提出的用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)中撥動(dòng)軸組件的剖視圖；

圖5 所示為本實(shí)用新型提出的用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)中后腔組件的剖視圖；

圖6所示為本實(shí)用新型提出的用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)中后腔組件的左視圖；

圖7 所示為本實(shí)用新型提出的用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)中壓電組件的示意圖；

圖8所示為本實(shí)用新型提出的用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)中壓電組件的左視圖；

圖9所示為本實(shí)用新型提出的用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)中磁環(huán)的剖視圖；

圖10所示為本實(shí)用新型提出的用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)中線圈一的剖視圖；

圖11 所示為本實(shí)用新型提出的用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)中磁體的示意圖；

圖12 所示為本實(shí)用新型提出的用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)中線圈二的剖視圖；

圖 13所示為一種以氣缸為激勵(lì)源的用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)的裝配示意圖。

具體實(shí)施方式：結(jié)合圖1~圖13說明本實(shí)施方式。

本實(shí)施方式提供用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)的具體實(shí)施方案。本方案中所述氣源為氣缸1，所述用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)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，與用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)2中端蓋2-1所述的外螺紋一2-1-2旋合連接；以實(shí)現(xiàn)氣缸1與用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)2的緊固連接。

所述用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)2包括端蓋2-1、前腔組件2-2、撥動(dòng)軸組件2-3、后腔組件2-4、磁環(huán)2-5、線圈一2-6、磁體2-7、線圈二2-8；所述端蓋2-1一側(cè)端部設(shè)置有外螺紋一2-1-2；所述端蓋2-1的外螺紋一2-1-2中心位置設(shè)有通孔一2-1-1，其用于實(shí)現(xiàn)用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)2與氣缸1之間的氣體的流通；所述端蓋2-1另一側(cè)端部設(shè)有外螺紋二2-1-3，其用于與前腔組件2-2中前腔體2-2-1上內(nèi)螺紋一2-2-1-1旋合連接，以實(shí)現(xiàn)端蓋2-1與前腔組件2-2緊固連接；所述前腔組件2-2由前腔體2-2-1和螺釘2-2-2組成；所述前腔體2-2-1開口端設(shè)有內(nèi)螺紋一2-2-1-1，其用于與端蓋2-1的外螺紋二2-1-3旋合連接，所述前腔體2-2-1內(nèi)部中心位置設(shè)有內(nèi)部容腔2-2-1-2，；所述前腔體2-2-1后端部設(shè)有環(huán)形槽2-2-1-3，用于撥動(dòng)軸組件2-3中復(fù)位彈簧2-3-2的安裝，所述前腔體2-2-1后端部中心位置設(shè)有通孔二2-2-1-4，用于撥動(dòng)軸組件2-3中撥動(dòng)軸2-3-1的安裝，所述前腔體2-2-1后端部圓周上設(shè)有螺紋孔2-2-1-5，用于與螺釘2-2-2旋合連接，以實(shí)現(xiàn)前腔組件2-2與后腔組件2-4的緊固連接，所述前腔體2-2-1設(shè)有平面三2-2-1-6；以實(shí)現(xiàn)線圈一2-6的固定；所述撥動(dòng)軸組件2-3由撥動(dòng)軸2-3-1和復(fù)位彈簧2-3-2組成，所述撥動(dòng)軸2-3-1前端設(shè)有環(huán)形凹槽2-3-1-1，用于密封環(huán)2-3-1-2的安裝，以實(shí)現(xiàn)撥動(dòng)軸組件2-3與前腔組件2-2的密封連接，所述撥動(dòng)軸2-3-1后端外圓周設(shè)有凸起2-3-1-3，用于撥動(dòng)后腔組件2-4中壓電組件2-4-2上的金屬基板2-4-2-2，所述撥動(dòng)軸2-3-1中部設(shè)有圓柱面2-3-1-4，用于與前腔體2-2-1設(shè)有的通孔二2-2-1-4配合安裝，所述復(fù)位彈簧2-3-2一端安裝與前腔體2-2-1后端部設(shè)有的環(huán)形槽2-2-1-3，另一端與撥動(dòng)軸2-3-1接觸；所述撥動(dòng)軸組件2-3設(shè)有平面一2-3-1-5,與磁環(huán)2-5膠粘連接，以實(shí)現(xiàn)磁環(huán)2-5的固定。所述撥動(dòng)軸組件2-3設(shè)有平面二2-3-1-6，與磁體2-7膠粘連接，以實(shí)現(xiàn)磁體2-7的固定；所述后腔組件2-4由后腔體2-4-1和壓電組件2-4-2組成；所述后腔體2-4-1前端設(shè)有圓形通孔2-4-1-1，用于實(shí)現(xiàn)前腔組件2-2與后腔組件2-4之間的固定，所述后腔體2-4-1設(shè)有內(nèi)腔2-4-1-2；所述后腔體2-4-1后端設(shè)有導(dǎo)線孔2-4-1-3，用于壓電片2-4-2-3、線圈一2-6和線圈二2-8導(dǎo)線的引出；所述后腔體2-4-1四周均勻設(shè)有n個(gè)方形槽2-4-1-4，n為大于等于1的正整數(shù)，用于壓電組件2-4-2的安裝固定，所述壓電組件2-4-2由固定板2-4-2-1、金屬基板2-4-2-2、壓電片2-4-2-3組成，所述固定板2-4-2-1安裝于后腔體2-4-1設(shè)有的方形槽2-4-1-4中并膠粘固定，所述固定板2-4-2-1在后腔體2-4-1內(nèi)部的一端與m個(gè)金屬基板2-4-2-2膠粘連接，m為大于等于1的正整數(shù)，所述金屬基板2-4-2-2一端與固定板2-4-2-1膠粘連接，所述壓電片2-4-2-3分別與金屬基板2-4-2-2兩個(gè)平面貼合并膠粘連接。所述磁環(huán)2-5與撥動(dòng)軸2-3-1中心軸重合放置，其一端與撥動(dòng)軸2-3-1所設(shè)平面一2-3-1-5膠粘連接；所述線圈一2-6與前腔體2-2-1中心軸重合放置，其一端與前腔體2-2-1所設(shè)的平面三2-2-1-6膠粘連接；所述磁體2-7與撥動(dòng)軸2-3-1中心軸重合放置，其一端與撥動(dòng)軸2-3-1所設(shè)平面二2-3-1-6膠粘連接；所述線圈二2-8與后腔體2-4-1的中心軸重合放置，其一端與后腔體2-4-1所設(shè)平面四2-4-1-5膠粘連接。

本實(shí)施方式的具體發(fā)電過程：其發(fā)電過程可分為兩個(gè)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(dāng)高壓氣體進(jìn)入所述用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供能的撥動(dòng)式電磁-壓電發(fā)電機(jī)2，高壓氣體壓動(dòng)撥動(dòng)軸組件2-3右移，低壓時(shí)撥動(dòng)軸組件2-3在復(fù)位彈簧2-3-2做作用下左移，兩個(gè)過程中撥動(dòng)軸組件2-3不斷撥動(dòng)壓電組件2-4-2，基于壓電效應(yīng)輸出電能；磁電發(fā)電部分：在高壓氣體間歇的作用下，撥動(dòng)軸組件2-3帶動(dòng)磁環(huán)2-5、磁體2-7來回移動(dòng)，使線圈一2-6、線圈二2-8切割磁感線，基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象輸出電能。