用于物联网节点供能的拨动式电磁‑压电发电机的制作方法

本实用新型涉及用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机，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器件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器件进行稳定、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，电路直接供电方式会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，已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。

技术实现要素：

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用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机，为低功耗器件提供一种功率大、效率高的供能装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

所述拨动式气动电磁压电发电机包括端盖、前腔组件、拨动轴组件、后腔组件、磁环、线圈一、磁体、线圈二；所述端盖一侧端部设置有外螺纹一，所述端盖的外螺纹一中心位置设有通孔一，其用于实现拨动式气动电磁压电发电机与气源之间的气体的流通；所述端盖另一侧端部设有外螺纹二，其用于与前腔组件中前腔体上内螺纹一旋合连接，以实现端盖与前腔组件紧固连接；所述前腔组件由前腔体和螺钉组成；所述前腔体开口端设有内螺纹一，其用于与端盖的外螺纹二旋合连接，所述前腔体内部中心位置设有内部容腔，；所述前腔体后端部设有环形槽，用于拨动轴组件中复位弹簧的安装，所述前腔体后端部中心位置设有通孔二，用于拨动轴组件中拨动轴的安装，所述前腔体后端部圆周上设有螺纹孔，用于与螺钉旋合连接，以实现前腔组件与后腔组件的紧固连接，所述前腔体设有平面三；以实现线圈一的固定；所述拨动轴组件由拨动轴和复位弹簧组成，所述拨动轴前端设有环形凹槽，用于密封环的安装，以实现拨动轴组件与前腔组件的密封连接，所述拨动轴后端外圆周设有凸起，用于拨动后腔组件中压电组件上的金属基板，所述拨动轴中部设有圆柱面，用于与前腔体设有的通孔二配合安装，所述复位弹簧一端安装与前腔体后端部设有的环形槽，另一端与拨动轴接触；所述拨动轴组件设有平面一,与磁环胶粘连接，以实现磁环的固定。所述拨动轴组件设有平面二，与磁体胶粘连接，以实现磁体的固定；所述后腔组件由后腔体和压电组件组成；所述后腔体前端设有圆形通孔，用于实现前腔组件与后腔组件之间的固定，所述后腔体设有内腔；所述后腔体后端设有导线孔，用于压电片、线圈一和线圈二导线的引出；所述后腔体四周均匀设有n个方形槽，n为大于等于1的正整数，用于压电组件的安装固定，所述压电组件由固定板、金属基板、压电片组成，所述固定板安装于后腔体设有的方形槽中并胶粘固定，所述固定板在后腔体内部的一端与m个金属基板胶粘连接，m为大于等于1的正整数，所述金属基板一端与固定板胶粘连接，所述压电片分别与金属基板两个平面贴合并胶粘连接。所述磁环与拨动轴中心轴重合放置，其一端与拨动轴所设平面一胶粘连接；所述线圈一与前腔体中心轴重合放置，其一端与前腔体所设的平面三胶粘连接；所述磁体与拨动轴中心轴重合放置，其一端与拨动轴所设平面二胶粘连接；所述线圈二与后腔体的中心轴重合放置，其一端与后腔体所设平面四胶粘连接。

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，并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用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机结构示意图；

图2 所示为本实用新型提出的用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机中端盖的剖视图；

图3 所示为本实用新型提出的用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机中前腔组件的剖视图；

图4 所示为本实用新型提出的用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机中拨动轴组件的剖视图；

图5 所示为本实用新型提出的用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机中后腔组件的剖视图；

图6所示为本实用新型提出的用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机中后腔组件的左视图；

图7 所示为本实用新型提出的用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机中压电组件的示意图；

图8所示为本实用新型提出的用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机中压电组件的左视图；

图9所示为本实用新型提出的用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机中磁环的剖视图；

图10所示为本实用新型提出的用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机中线圈一的剖视图；

图11 所示为本实用新型提出的用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机中磁体的示意图；

图12 所示为本实用新型提出的用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机中线圈二的剖视图；

图 13所示为一种以气缸为激励源的用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机的装配示意图。

具体实施方式：结合图1~图13说明本实施方式。

本实施方式提供用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机的具体实施方案。本方案中所述气源为气缸1，所述用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机2与气缸1连通；所述气缸1后端盖中心位置设有螺纹孔，与用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机2中端盖2-1所述的外螺纹一2-1-2旋合连接；以实现气缸1与用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机2的紧固连接。

所述用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机2包括端盖2-1、前腔组件2-2、拨动轴组件2-3、后腔组件2-4、磁环2-5、线圈一2-6、磁体2-7、线圈二2-8；所述端盖2-1一侧端部设置有外螺纹一2-1-2；所述端盖2-1的外螺纹一2-1-2中心位置设有通孔一2-1-1，其用于实现用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机2与气缸1之间的气体的流通；所述端盖2-1另一侧端部设有外螺纹二2-1-3，其用于与前腔组件2-2中前腔体2-2-1上内螺纹一2-2-1-1旋合连接，以实现端盖2-1与前腔组件2-2紧固连接；所述前腔组件2-2由前腔体2-2-1和螺钉2-2-2组成；所述前腔体2-2-1开口端设有内螺纹一2-2-1-1，其用于与端盖2-1的外螺纹二2-1-3旋合连接，所述前腔体2-2-1内部中心位置设有内部容腔2-2-1-2，；所述前腔体2-2-1后端部设有环形槽2-2-1-3，用于拨动轴组件2-3中复位弹簧2-3-2的安装，所述前腔体2-2-1后端部中心位置设有通孔二2-2-1-4，用于拨动轴组件2-3中拨动轴2-3-1的安装，所述前腔体2-2-1后端部圆周上设有螺纹孔2-2-1-5，用于与螺钉2-2-2旋合连接，以实现前腔组件2-2与后腔组件2-4的紧固连接，所述前腔体2-2-1设有平面三2-2-1-6；以实现线圈一2-6的固定；所述拨动轴组件2-3由拨动轴2-3-1和复位弹簧2-3-2组成，所述拨动轴2-3-1前端设有环形凹槽2-3-1-1，用于密封环2-3-1-2的安装，以实现拨动轴组件2-3与前腔组件2-2的密封连接，所述拨动轴2-3-1后端外圆周设有凸起2-3-1-3，用于拨动后腔组件2-4中压电组件2-4-2上的金属基板2-4-2-2，所述拨动轴2-3-1中部设有圆柱面2-3-1-4，用于与前腔体2-2-1设有的通孔二2-2-1-4配合安装，所述复位弹簧2-3-2一端安装与前腔体2-2-1后端部设有的环形槽2-2-1-3，另一端与拨动轴2-3-1接触；所述拨动轴组件2-3设有平面一2-3-1-5,与磁环2-5胶粘连接，以实现磁环2-5的固定。所述拨动轴组件2-3设有平面二2-3-1-6，与磁体2-7胶粘连接，以实现磁体2-7的固定；所述后腔组件2-4由后腔体2-4-1和压电组件2-4-2组成；所述后腔体2-4-1前端设有圆形通孔2-4-1-1，用于实现前腔组件2-2与后腔组件2-4之间的固定，所述后腔体2-4-1设有内腔2-4-1-2；所述后腔体2-4-1后端设有导线孔2-4-1-3，用于压电片2-4-2-3、线圈一2-6和线圈二2-8导线的引出；所述后腔体2-4-1四周均匀设有n个方形槽2-4-1-4，n为大于等于1的正整数，用于压电组件2-4-2的安装固定，所述压电组件2-4-2由固定板2-4-2-1、金属基板2-4-2-2、压电片2-4-2-3组成，所述固定板2-4-2-1安装于后腔体2-4-1设有的方形槽2-4-1-4中并胶粘固定，所述固定板2-4-2-1在后腔体2-4-1内部的一端与m个金属基板2-4-2-2胶粘连接，m为大于等于1的正整数，所述金属基板2-4-2-2一端与固定板2-4-2-1胶粘连接，所述压电片2-4-2-3分别与金属基板2-4-2-2两个平面贴合并胶粘连接。所述磁环2-5与拨动轴2-3-1中心轴重合放置，其一端与拨动轴2-3-1所设平面一2-3-1-5胶粘连接；所述线圈一2-6与前腔体2-2-1中心轴重合放置，其一端与前腔体2-2-1所设的平面三2-2-1-6胶粘连接；所述磁体2-7与拨动轴2-3-1中心轴重合放置，其一端与拨动轴2-3-1所设平面二2-3-1-6胶粘连接；所述线圈二2-8与后腔体2-4-1的中心轴重合放置，其一端与后腔体2-4-1所设平面四2-4-1-5胶粘连接。

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用于物联网节点供能的拨动式电磁-压电发电机2，高压气体压动拨动轴组件2-3右移，低压时拨动轴组件2-3在复位弹簧2-3-2做作用下左移，两个过程中拨动轴组件2-3不断拨动压电组件2-4-2，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，拨动轴组件2-3带动磁环2-5、磁体2-7来回移动，使线圈一2-6、线圈二2-8切割磁感线，基于电磁感应现象输出电能。