[发明专利]一种环境气流能量收集装置及方法

说明书

本发明公开了一种环境气流能量收集装置及方法，包括：气流激振部，用于产生边棱音，触发空气进入谐振状态，形成驻波共振；以及换能部，与气流激振部连接，用于产生振动，经储能控制电路，能量被收集存储；环境气流经过气流激振部，产生边棱音，触发空气气流进入谐振状态，形成驻波共振，空气气流作周期性的膨胀与压缩运动，引起空气气流作周期性振荡，驱动换能部产生振动，形成电压，经储能控制电路，实现能量收集存储与供电，从而克服了结构复杂，加工制造困难，难以实现微小型化的技术问题。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体的说是一种环境气流能量收集装置及方法。

背景技术

随着微电子系统、无线通信技术和低功耗传感器的发展，分布式无线传感器节点网络(Wireless Sensor Networks,WSN)已广泛应用于航空航天、军事、建筑、交通、农业等领域，如农业灌溉、环境监测、工业生产、安全监控等，但分布式无线传感器节点的供能成了新的问题，传统的电池供能方式具有寿命短、功率密度低以及需要定期更换等缺点，不仅增加工作量和成本，而且在许多情况下系统结构不允许更换，使其应用受到一定的限制；

目前，环境气流是一种分布广泛，绿色环保，且可持续发展的能源，如自然风、管道内气体流动、运动物体的迎面气流等，靠风或气流直接推动涡轮叶片驱动的转动式电磁能量收集器存在结构复杂、加工和安装较为困难等问题，难以实现微小型化，至今得不到广泛实施和应用；因此需要一种环境气流能量收集装置及方法。

发明内容

针对相关技术中存在的上述不足之处，目的是提供一种环境气流能量收集装置及方法，以解决相关技术中的结构复杂，加工制造困难，难以实现微小型化的技术问题。

实现目的的技术方案是：一种环境气流能量收集装置，包括：

气流激振部，用于产生边棱音，触发空气进入谐振状态，形成驻波共振；

以及换能部，与所述气流激振部连接，用于产生振动，经储能控制电路，能量被收集存储。

进一步的：所述气流激振部包括：第一喷嘴，用于空气产生射流；以及第一矩形柱，与所述第一喷嘴间隔设置，并且所述第一矩形柱上的朝向所述第一喷嘴的一侧具有第一锥形尖劈，所述第一锥形尖劈的尖端与所述第一喷嘴的中心线在同一直线上。

进一步的：所述换能部为第一压电换能器，所述第一压电换能器连接在所述第一矩形柱的侧壁上，与所述第一锥形尖劈对面设置，或者所述第一压电换能器连接在所述第一喷嘴的外壁上，设置在所述第一喷嘴和所述第一矩形柱之间，与所述第一矩形柱间隔设置。

进一步的：所述换能部包括：两个第一谐振腔体，对称设置在所述第一矩形柱的两侧，与所述第一矩形柱间隔设置；以及两个第二压电换能器，一对一连接在所述第一谐振腔体上，与所述第一谐振腔体之间形成第一谐振腔，所述第一谐振腔的开口处对齐所述第一矩形柱。

进一步的：所述气流激振部包括：第二喷嘴；第二谐振腔体，与所述第二喷嘴间隔设置，所述第二谐振腔体的左侧为敞开，顶部上具有第一开口，所述第二谐振腔体上具有第二谐振腔；以及第一连接支撑件，连接在所述第二谐振腔体的左侧侧壁上，连接所述第二喷嘴；

所述第二谐振腔体的左侧上端具有第二锥形尖劈，所述第二锥形尖劈的尖端与所述第二喷嘴的中心线在同一直线上；

所述第一开口远离所述第二喷嘴，并且与所述第二谐振腔连通。

进一步的：所述换能部包括：第一柔性梁，连接在所述第一开口处，封闭所述第一开口；第三压电换能器，一端连接在所述第二谐振腔体的顶部上；以及第一杆，一端与所述第一柔性梁的中间部位连接，另一端与所述第三压电换能器连接。

进一步的：所述气流激振部包括：第三喷嘴；第三谐振腔体，与所述第三喷嘴间隔设置，所述第三谐振腔体的左侧为敞开，中间部位具有第三谐振腔；以及第二连接支撑件，连接在所述第三谐振腔体的左侧侧壁上，连接所述第三喷嘴；