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一 2-2-5—侧还设置有凸缘一 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。
[0024]所述发电组件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d31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通过环氧树脂胶与圆形压电陶瓷片2-3-1胶粘连接，使二者几何中心重合;所述发电组件2-3通过环氧树脂胶与腔体端盖2-2设置的圆形凹槽一 2-2-1—侧腔体端盖平面一 2-2-6胶粘连接，粘接时优选将发电组件2-3的几何中心与腔体端盖2-2的腔体端盖平面一 2-2-6的几何中心重合。
[0025]本实施方式的具体发电原理:利用气动压缩空气产生的轴向载荷作用于发电组件2-3上表面而使其产生弯曲形变，从而激发发电组件2-3产生电能。压缩空气可推动活塞使气缸I正常工作，在气缸I的运动过程中，由于气缸I内部容积产生变化，从而导致压缩气体产生波动，这种波动特性可以使非稳态的压缩空气不断地对发电组件2-3施加交变的作用力，使其产生反复的形变，此过程有效的增加了波形带宽从而增大了发电组件2-3的发电量。本实用新型提出的用于气动系统物联网节点供能的压电膜片外置式发电气缸的发电过程可分为三个阶段:冲击过程发电、保压过程发电和复位过程发电。具体发电过程如下:冲击发电阶段，气缸I由后端盖气孔流入的气体，一部分通过腔体结构2-1—侧端部的通孔2-
1-2进入压电发电装置2，另一部分留在气缸I，进入发电装置2中的气流直接冲击发电组件
2-3使其产生形变，从而产生电能;保压发电阶段，随着进入气缸I气体量的增加，压缩空气推动活塞使气缸I正常运动，活塞运动时气缸I和压电发电装置2内会产生不稳定的气体波动，不断地对发电组件2-3施加交变的作用力，使其产生反复的形变，当气缸内气压达到稳态时，发电组件2-3产生形变达到最大，发电组件2-3产生最大的正向电压;复位发电是在气缸I处于后端盖气孔排气时，气体通过腔体结构2-1—侧端部的通孔2-1-2排出，压电发电装置2内部气压减小，发电组件2-3进行复位，从而有负电输出，当负向电压减小为零时，通过以上工作过程，完成本实用新型一个周期的发电过程。重复上述工作过程，可实现本实用新型的连续发电。
[0026]【具体实施方式】二:结合图10和图11说明本实施方式。
[0027]本实施方式提供另一种用于气动系统物联网节点供能的压电膜片外置式发电气缸的具体实施方案。其结构组成和连接方式与【具体实施方式】一相同，不同之处在于所述腔体端盖2-2的结构组成和发电组件2-3的布置方式不同，所述腔体端盖2-2为一种多片式腔体端盖，其一侧端部均匀设有η个圆形凹槽二 2-2-7，n为大于I的正整数，所述圆形凹槽二 2-2-7分为两个部分，其中I个圆形凹槽的几何中心与腔体端盖2-2的腔体端盖平面二 2-2-12的几何中心重合，另一部分的圆形凹槽的几何中心优选均布在半径为0.2?0.6倍腔体端盖
2-2半径的同心圆之间，其用于实现发电组件2-3的安装布置;所述腔体端盖2-2—侧端部还设置有导线孔二 2-2-8，其用于实现发电组件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二 2-2-11，其用于实现腔体端盖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三2-2-10，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二 2-2-11—侧还设置有凸缘二 2-2-9，其用于与腔体结构2-1的圆形凹槽2-1-4配合连接。
[0028]所述发电组件2-3与腔体端盖2-2粘接时其中I个发电组件的几何中心优选位于腔体端盖2-2的腔体端盖平面二 2-2-12的几何中心上，其余η-1个发电组件2-3的几何中心优选均布在半径为0.2?0.6倍腔体端盖2-2半径的同心圆之间，使发电组件2-3的几何中心与腔体端盖2-2上的圆形凹槽二 2-2-7的几何中心重合。
[0029]本实施方式的具体发电原理与【具体实施方式】一的发电原理相同。
【主权项】
1.用于气动系统物联网节点供能的压电膜片外置式发电气缸，其特征在于:所述用于气动系统物联网节点供能的压电膜片外置式发电气缸由气缸(I)和压电发电装置(2)组成；所述气缸(I)后端盖中心位置设有螺纹通孔(1-1)，其用于与压电发电装置(2)中腔体结构(2-1)—侧端部的外螺纹一(2-1-1)旋合连接，实现气缸(I)与压电发电装置(2)的紧固连接;所述压电发电装置(2)包括腔体结构(2-1)、腔体端盖(2-2)和发电组件(2-3)，所述腔体结构(2-1)—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)中凸缘一 (2-2-3)的安装布置，所述腔体结构(2-1)圆形凹槽(2-1-4)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，所述发电组件(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)米用cbi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，所述发电组件(2-3)与腔体端盖(2-2)设置的圆形凹槽一 (2-2-1) —侧端部平面(2-2-6)胶粘连接。2.根据权利要求1所述的用于气动系统物联网节点供能的压电膜片外置式发电气缸，其特征在于:所述腔体端盖(2-2)为单片式腔体端盖，其一侧端部中心位置设有圆形凹槽一(2-2-1)，其用于实现发电组件(2-3)的安装布置，所述腔体端盖(2-2)—侧端部还设置有导线孔一 (2-2-2)，其用于实现发电组件(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一 (2-2-5)，其用于实现腔体端盖(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一(2-2-5)—侧还设置有凸缘一(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。3.根据权利要求1所述的用于气动系统物联网节点供能的压电膜片外置式发电气缸，其特征在于:所述腔体端盖(2-2)为多片式腔体端盖，其一侧端部均匀设有η个圆形凹槽二(2-2-7)，η为大于I的正整数，其用于实现发电组件(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二(2-2-8)，其用于实现发电组件(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二 (2-2-11)，其用于实现腔体端盖(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三(2-2-10)，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二 (2-2-11)—侧还设置有凸缘二 (2-2-9)，其用于与腔体结构(2-1)的圆形凹槽(2-1-4)配合连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于气动系统物联网节点供能的压电膜片外置式发电气缸，以解决当前气动压电发电装置结构复杂、能量利用率低、噪声大等问题。本实用新型包括气缸本体和压电发电装置，发电装置通过螺纹副与气缸后端连接。压电发电装置由腔体结构、发电组件和腔体端盖组成，腔体端盖为单片式腔体端盖或多片式腔体端盖。发电组件在压缩空气的冲击、气体压力以及压力波动的作用下产生机械形变，并在低压时进行复位，基于压电效应产生电能。本实用新型具有结构简单、能量利用率高、噪声小以及成本低等技术优势，此外，通过整流储能电路可将产生的电能进行收集整理，为物联网节点进行供能。本实用新型在气动技术领域具有广阔的应用前景。
【IPC分类】H02N2/18, F16J10/02, F01B23/10
【公开号】CN205249084
【申请号】CN201520962041
【发明人】程廷海, 陈栋, 秦峰, 宋兆阳, 包钢, 高琪, 卢晓晖
【申请人】长春工业大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年11月30日