專利名稱：一種基于射流微振蕩器激勵的壓電發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種壓電片振動發(fā)電裝置，特別涉及一種雙穩(wěn)射流微振蕩器激勵壓電片振動發(fā)電裝置，屬于微小型發(fā)電設備技術領域。
背景技術：
目前，在氣動工業(yè)中，氣動元件(氣缸、真空發(fā)生器等)排出的尾氣通常直接排放到大氣中，造成能源的極大浪費。同時，工業(yè)現(xiàn)場中無線傳感器的電源均為電池供電，而電池的能量有限，頻繁的更換電池比較麻煩。將收集氣動元件排出的廢氣能源轉換為無線傳感器供電的電能，既可以省去更換電池的麻煩也提供了能源的利用效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種基于射流微振蕩器激勵的壓電發(fā)電裝置，使氣動工業(yè)中廢氣能源轉換為電能。本發(fā)明的技術方案是一種基于射流微振蕩器激勵的壓電發(fā)電裝置，其特征在于 所述發(fā)電裝置包括殼體、雙穩(wěn)射流元件、第一振蕩腔、第二振蕩腔和輸出電路；所述的第一振蕩腔和第二振蕩腔對稱布置在雙穩(wěn)射流元件的左右兩側；在第一振蕩腔和第二振蕩腔上分別設有膜片，在膜片上設有壓電片；所述的輸出電路輸入端與壓電片相連；所述的雙穩(wěn)射流元件第一輸出口與第一振蕩腔的進氣孔連通，第一振蕩腔的出氣孔與雙穩(wěn)射流元件第一控制口連通；所述的雙穩(wěn)射流元件第二輸出口與第二振蕩腔的進氣孔連通，第二振蕩腔的出氣孔與雙穩(wěn)射流元件第二控制口連通；雙穩(wěn)射流元件進氣口與氣動設備的排氣口連通。所述的輸出電路設置在雙穩(wěn)射流兀件的上方，用于輸出電能。本發(fā)明具有以下優(yōu)點及突出性效果采用本發(fā)明提供的裝置，可使廢氣能源轉換為電能，既可為無線傳感器供電，又可省去更換電池的麻煩，提高了能源的利用效率。該裝置結構簡單，便于實施，既節(jié)能又環(huán)保。在供氣壓力為22KPa時，振蕩器的振蕩頻率達到 40Hz。此時膜片振動的幅值可達2mm，輸出的功率為180uW。


圖I為基于射流微振蕩器的壓電發(fā)電裝置。圖2為振蕩腔的結構原理示意圖(剖面圖)。圖3a為雙穩(wěn)射流元件上蓋板，圖3b為雙穩(wěn)射流元件芯板，圖3c雙穩(wěn)射流元件下底板。圖中1-殼體；2_第一振蕩腔；3_第一振蕩腔的進氣孔I ;4_壓電片；5_膜片； 6-輸出電路；7_第一振蕩腔的出氣孔；8_雙穩(wěn)射流元件進氣口 ；9_雙穩(wěn)射流元件；10_雙穩(wěn)射流元件第一輸出口 ；11-雙穩(wěn)射流元件第二輸出口 ；12_雙穩(wěn)射流元件第一控制口 ； 13-雙穩(wěn)射流元件第二控制口 ； 14-第二振蕩腔；15-雙穩(wěn)射流元件排氣口 ；16_雙穩(wěn)射流元件上蓋板；17_雙穩(wěn)射流元件下底板；18_雙穩(wěn)射流元件芯板。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體的結構、原理和工作過程作詳細說明。如圖I所示，本發(fā)明提供的基于射流微振蕩器激勵的壓電發(fā)電裝置所述發(fā)電裝置包括殼體I、雙穩(wěn)射流元件9、第一振蕩腔2、第二振蕩腔14和輸出電路6。雙穩(wěn)射流元件9 安裝在殼體I的底部中間位置，第一振蕩腔2和第二振蕩腔14對稱安裝在雙穩(wěn)射流元件的左右兩側。在雙穩(wěn)射流元件9上設有雙穩(wěn)射流元件進氣口 8、雙穩(wěn)射流元件第一輸出口 10、 雙穩(wěn)射流元件第二輸出口 11、雙穩(wěn)射流元件第一控制口 12、雙穩(wěn)射流元件第二控制口 13和雙穩(wěn)射流元件排氣口 15。所述的雙穩(wěn)射流兀件第一輸出口 10與第一振蕩腔的進氣孔3連通,第一振蕩腔的出氣孔7與雙穩(wěn)射流元件第一控制口 12連通；所述的雙穩(wěn)射流元件第二輸出口 11與第二振蕩腔的進氣孔連通，第二振蕩腔的出氣孔與雙穩(wěn)射流元件第二控制口 13連通；雙穩(wěn)射流元件進氣口 8與氣動設備的排氣口連通。所述的輸出電路6設置在雙穩(wěn)射流元件的上方， 使其結構整齊緊湊。圖2為振蕩腔的結構原理示意圖(剖面圖)，在第一振蕩腔和第二振蕩腔上分別設有膜片5，在膜片上設有壓電片4。雙穩(wěn)射流元件9由雙穩(wěn)射流元件芯板18、雙穩(wěn)射流元件上蓋板16和雙穩(wěn)射流元件下底板17組成，上蓋板和下底板由有機玻璃板制成，主要用于雙穩(wěn)射流元件的密封；上蓋板對應芯板的各進出口開設有圓孔與外部相連通(如圖3a、3b、3c所示)。本發(fā)明的工作過程如下真空發(fā)生器、氣缸等氣動設備的排氣孔與雙穩(wěn)射流元件進氣孔8相連。氣體經(jīng)進氣孔進入雙穩(wěn)射流元件，由于雙穩(wěn)射流元件的附壁效應，氣體從雙穩(wěn)射流元件第一輸出口 10輸出，一部分氣體從雙穩(wěn)射流元件排氣孔15排出，另一部分氣體進入第一振蕩腔2，然后回到雙穩(wěn)射流元件第一控制口 12，使得氣體切換到雙穩(wěn)射流元件的另一側附壁，并從雙穩(wěn)射流元件第二輸出口 11輸出，一部分氣體從雙穩(wěn)射流元件排氣孔15排出，另一部分氣體進入第二振蕩腔14，然后回到雙穩(wěn)射流元件第二控制口 13，使氣體再次朝向另一側附壁，如此反復循環(huán)在兩側腔室中形成振蕩。腔室的振蕩氣體帶動膜片5振動，膜片的振動帶動安裝在上面的壓電片4振動變形產(chǎn)生電壓，由輸出電路6輸出壓電片產(chǎn)生的電壓，從而為微型設備提供電源。
權利要求
1.一種基于射流微振蕩器激勵的壓電發(fā)電裝置，其特征在于所述發(fā)電裝置包括殼體(I)、雙穩(wěn)射流元件(9)、第一振蕩腔(2)、第二振蕩腔(14)和輸出電路￠);所述的第一振蕩腔(2)和第二振蕩腔(14)對稱布置在雙穩(wěn)射流元件(9)的左右兩側；在第一振蕩腔和第二振蕩腔上分別設有膜片(5)，在膜片(5)上設有壓電片(4);所述的輸出電路(6)輸入端與壓電片(4)相連；所述的雙穩(wěn)射流兀件第一輸出口(10)與第一振蕩腔的進氣孔(3)連通，第一振蕩腔的出氣孔(7)與雙穩(wěn)射流元件第一控制口(12)連通；所述的雙穩(wěn)射流元件第二輸出口(11)與第二振蕩腔的進氣孔連通，第二振蕩腔的出氣孔與雙穩(wěn)射流元件第二控制口(13)連通；雙穩(wěn)射流元件進氣口(8)與氣動設備的排氣口連通。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種基于射流微振蕩器激勵的壓電發(fā)電裝置，其特征在于 所述的輸出電路(6)設置在雙穩(wěn)射流元件的上方。
全文摘要
一種基于射流微振蕩器激勵的壓電發(fā)電裝置，該裝置包括殼體、雙穩(wěn)射流元件、第一振蕩腔、第二振蕩腔和輸出電路；第一振蕩腔和第二振蕩腔對稱布置在雙穩(wěn)射流元件的左右兩側；在第一振蕩腔和第二振蕩腔上分別設有膜片，在膜片上設有壓電片，雙穩(wěn)射流元件進氣口與氣動設備的排氣口連通。由于雙穩(wěn)射流元件的附壁效應，氣體反復循環(huán)在兩側振蕩腔中形成振蕩氣體，振蕩腔中振蕩氣流帶動腔室上的膜片振動，膜片的振動驅動其上的壓電片振動變形產(chǎn)生電荷。本發(fā)明可使廢氣能源轉換為電能，可為無線傳感器供電，省去更換電池的麻煩，提高了能源的利用效率。該裝置結構簡單，便于實施，既節(jié)能又環(huán)保。
文檔編號H02N2/18GK102594202SQ20121006376
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權日2012年3月12日
發(fā)明者何楓, 楊岱強, 毛芹, 湯榮銘, 許宏慶, 郝鵬飛 申請人:清華大學