外置活塞耦合联动式压电发电气缸的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种外置活塞親合联动式压电发电气缸，属于气动技术领域。
【背景技术】
[0002]气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量和信号传递的工程技术，是实现自动化生产与工业控制的重要手段之一，以其成本低、污染小、易调控等优点在加工、制造、汽车生产等领域中应用广泛。随着气动技术的不断发展，人们对气动系统智能化的要求也越来越高，物联网技术在气动系统中的应用则是实现气动技术智能化的主要方式之一。目前，气动系统中物联网节点通常由传感器和无线通信模块组成，其供电方式一般采用外接电路和电池供电，外接电路供电会使气动系统供电线路复杂，增加系统维护的成本和困难程度；而电池供电则存在电池体积大、使用寿命短，需频繁更换等问题，难以满足传感器和无线通信模块持续工作的要求；同时，电池含有重金属，废旧电池处理不当会造严重的环境污染。
[0003]由于气动系统本身能量大，俘获气动系统能量为物联网节点供能具有良好的发展前景。现有中国实用新型专利《气动发电装置》，授权公告号为CN 201898457 U，授权公告日为2011.07.13,公开一种气动发电装置，包括充气装置、密封容器、控制装置及压电晶体，充气装置与密封容器连通并向密封容器充气，控制装置与密封容器连接，控制装置靠近压电晶体安装，控制装置将密封容器中的压缩空气形成气流，并将气流的作用力传递到压电晶体，使压电晶体将机械能转换成电能，供与压电晶体电连接的用电器使用。中国发明专利《一种基于射流微振荡器激励的压电发电装置》，申请公布号为CN 102594202 A，申请公布日为2012.07.18,公开一种基于射流微振荡器激励的压电发电装置，该装置包括壳体、双稳射流元件、第一振荡腔、第二振荡腔和输出电路；第一振荡腔和第二振荡腔对称布置在双稳射流元件的左右两侧；在第一振荡腔和第二振荡腔上分别设有膜片，在膜片上设有压电片，双稳射流元件进气口与气动设备的排气口连通。由于双稳射流元件的附壁效应，气体反复循环在两侧振荡腔中形成振荡气体，振荡腔中振荡气流带动腔室上的膜片振动，膜片的振动驱动其上的压电片振动变形产生电荷。上述已有技术存在发电装置结构复杂、占用空间大以及难以实现集成化与微型化等问题；同时由于上述技术方案中所公开的发电装置是采用开放环境下进行气流冲击俘能，存在能量利用率低、噪声大等问题。
【发明内容】
[0004]为了解决上述气动压电发电装置结构复杂、能量利用率低、噪声大等问题，本发明公开一种外置活塞親合联动式压电发电气缸。
[0005]本发明所采用的技术方案是:所述外置活塞耦合联动式压电发电气缸是由气缸和压电发电装置组成；所述气缸可为双作用气缸；所述气缸后端盖中心位置设有螺纹通孔，其用于与压电发电装置中腔体端盖一侧端部的外螺纹一旋合连接，实现气缸与压电发电装置的紧固连接；所述压电发电装置包括腔体端盖、腔体、后端盖组件、活塞、发电组件，所述腔体端盖一侧端部设置有外螺纹一，其用于与气缸后端盖中心位置的螺纹通孔旋合连接，实现气缸与压电发电装置的紧固连接，所述腔体端盖的外螺纹一中心位置设有通孔一，其用于实现气缸与压电发电装置之间气体的流通，所述腔体端盖另一侧端部设置有外螺纹二，其用于与腔体一侧端部所设内螺纹一旋合连接，以实现腔体端盖与腔体的紧固连接，所述腔体一侧设有内螺纹一，其用于与腔体端盖一侧端部外螺纹二旋合连接，以实现腔体与腔体端盖的紧固连接，所述腔体另一侧设有内螺纹二，其用于与后端盖组件端部外圆周上的外螺纹三或外螺纹旋合连接，以实现腔体与后端盖组件的紧固连接，所述腔体的内部容腔侧壁设有通孔二，以实现发电组件导线的引出，所述腔体内部设有内部容腔，以实现活塞与发电组件的安装布置，所述发电组件由压板、金属基板、压电片和中心柱组成，所述压板为L形，其前端设有圆形通孔，其用于实现压板与多孔活塞板或单孔活塞板的安装固定，所述压板长板端设有m个方形通孔，m为大于等于1的正整数，其用于实现金属基板的安装布置，所述金属基板一端与中心柱上所设方形沉孔配合，并用胶粘接固定，另一端与压板上所设方形通孔配合，所述金属基板上下两面分别与压电片贴合，并用胶粘接固定，所述压电片为方形压电片，其与金属基板上下两面分别贴合，并用粘接固定，其连接导线由腔体上所设通孔二引出，所述中心柱一侧端部中心设有内螺纹四，其用于与紧定螺钉旋合连接，以实现中心柱与单孔后端盖或多孔后端盖的紧固连接，所述中心柱截面为η边形，η为大于等于3的正整数，所述中心柱每一侧面均匀设有m个方形沉孔，m为大于等于1的正整数，其用于金属基板一端配合，并用胶粘接固定。
[0006]所述后端盖组件为单孔后端盖组件或多孔后端盖组件，所述活塞为多孔活塞或单孔活塞；单孔后端盖组件包括单孔后端盖和紧定螺钉；所述单孔后端盖一侧端部外圆周是上设有外螺纹三，其用于与腔体一侧端部所设的内螺纹二旋合连接，以实现腔体与单孔后端盖的紧固连接，所述单孔后端盖另一端部设有凸台一，以实现腔体与单孔后端盖的紧固连接，所述单孔后端盖中心位置设有通孔三，其用于实现紧定螺钉的安装布置，所述紧定螺钉，其用于与中心柱一侧端部的内螺纹四旋合连接，以实现中心柱与单孔后端盖的紧固连接。多孔活塞由多孔活塞板和固定螺钉组成，所述多孔活塞板设有多孔活塞环形凹槽，其用于多孔活塞密封环的安装布置，以实现活塞与内部容腔的密封连接，所述多孔活塞板一侧端部均匀设有内螺纹三，其用于多孔活塞板与压板通过固定螺钉而实现紧固连接。
[0007]多孔后端盖组件包括多孔后端盖和固定螺钉，所述多孔后端盖一侧端部外圆周是上设有外螺纹四结构，其用于与腔体一侧端部所设的内螺纹二旋合连接，以实现腔体与多孔后端盖的紧固连接，所述多孔后端盖另一端部设有凸台二，以实现腔体与多孔后端盖的紧固连接，所述多孔后端盖一侧端面均匀设有内螺纹五，其用于多孔后端盖与压板通过固定螺钉而实现紧固连接。
[0008]单孔活塞由单孔活塞板和紧定螺钉组成，所述单孔活塞板设有单孔活塞环形凹槽，其用于单孔活塞密封环的安装布置，以实现活塞与内部容腔的密封连接，所述单孔活塞板中心位置设有通孔四，其用于实现紧定螺钉的安装布置，所述紧定螺钉，其用于与中心柱一侧端部的内螺纹四旋合连接，以实现中心柱与单孔活塞板的紧固连接。
[0009]本发明的有益效果是:本发明可俘获气流冲击的动能和压缩气体的压力能，发电过程分为三个阶段:冲击过程发电、保压过程发电和复位发电。冲击过程发电即通过气流冲击压电发电装置中的活塞使其挤压金属基板，金属基板带动压电片产生形变从而产生电能；保压过程发电即当压缩气体使气缸正常运动时，运动过程中产生的压力波动使活塞挤压金属基板产生形变，从而带动压电片形变，当气缸内气压达到稳态时，气体压力使压电片形变达到最大从而产生最大电量；复位发电即在排气阶段腔内压力迅速减小使发电组件复位，复位过程中压电片产生负向电压，当负向电压降至为零时即完成一个周期的发电过程。此过程有效的增加了波形带宽从而增大了发电组件的发电量。本发明具有结构简单、能量利用率高、噪声小以及成本低等技术优势，同时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。该发明在气动技术领域具有广阔的应用前景。
【附图说明】
[0010]图1所示为本发明提出的外置活塞耦合联动式压电发电气缸结构示意图；
图2所示为本发明提出的外置活塞耦合联动式压电发电气缸中气缸的结构示意图；
图3所示为本发明提出的外置活塞耦合联动式压电发电气缸中压电发电装置的剖视图；
图4所示为本发明提出的外置活塞耦合联动式压电发电气缸中腔体端盖的剖视图；
图5所示为本发明提出的外置活塞耦合联动式压电发电气缸中腔体的剖视图；
图6所示为本发