[发明专利]用于物联网节点供能的阶梯式微孔增流菱形压电俘能器

权利要求书

1.一种用于物联网节点供能的阶梯式微孔增流菱形压电俘能器，该物联网节点供能的阶梯式微孔增流菱形压电俘能器由阶梯式微孔隙增流装置（1）、柔性菱形压电俘能器（2）和紧定螺钉（3）三部分组成，其中阶梯式微孔隙增流装置（1）带有增流端螺纹连接孔（1-3），与柔性菱形压电俘能器（2）上的发电端螺纹连接孔（2-2-1）通过紧定螺钉（3）进行螺纹连接；所述阶梯式微孔隙增流装置（1）设置有圆锥式吸气端（1-1）、锥形出气端（1-2）、增流端螺纹连接孔（1-3）、供气孔（1-4）、一级微型射流孔（1-5）、二级微型射流孔（1-6）和挡环（1-7）；所述的柔性菱形压电俘能器（2）包括受压圆形挡板（2-1）、发电端连接基座（2-2）和菱形压电发电组件（2-3），菱形压电发电组件（2-3）一端与受压圆形挡板（2-1）连接，另一端与发电端连接基座（2-2）连接；其特征在于：所述阶梯式微孔隙增流装置（1）中圆锥式吸气端（1-1）位于阶梯式微孔隙增流装置（1）的吸气端，锥形出气端（1-2）位于阶梯式微孔隙增流装置（1）的出气端，所述增流端螺纹连接孔（1-3）靠近锥形出气端（1-2），所述增流端螺纹连接孔（1-3）与紧定螺钉（3）螺纹连接，所述一级微型射流孔（1-5）和二级微型射流孔（1-6）位于阶梯式微孔隙增流装置（1）的中部，一级微型射流孔（1-5）和二级微型射流孔（1-6）之间设置有挡环（1-7），所述供气孔（1-4）靠近二级微型射流孔（1-6）；所述受压圆形挡板（2-1）设置有加压端连接孔（2-1-1）与限位圆柱（2-1-2），菱形压电发电组件（2-3）一端通过加压端连接孔（2-1-1）进行固定；所述发电端连接基座（2-2）设置有发电端螺纹连接孔（2-2-1）、发电机排气孔（2-2-2）、受压端连接孔（2-2-3）和限位圆环（2-2-4），发电端螺纹连接孔（2-2-1）与阶梯式微孔隙增流装置（1）通过紧定螺钉（3）进行连接，菱形压电发电组件（2-3）通过受压端连接孔（2-2-3）进行另一端固定，限位圆环（2-2-4）与限位圆柱（2-1-2）间隙配合；所述菱形压电发电组件（2-3）包括发电基板（2-3-1）、压电发电元件（2-3-2）；所述的加压端连接孔（2-1-1）与发电基板（2-3-1）通过胶粘方式连接，受压端连接孔（2-2-3）与发电基板（2-3-1）通过胶粘方式连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于物联网节点供能的阶梯式微孔增流菱形压电俘能器，其特征在于所述阶梯式微孔隙增流装置（1）中的圆锥式吸气端（1-1）的最大直径为D₁，D₁的取值满足的范围为60~80 mm，所述圆锥式吸气端（1-1）的锥角为θ，θ的取值满足的范围为0~60°；所述锥形出气端（1-2）的锥角为α，α的取值满足的范围为0~20°；所述的供气孔（1-4）直径为D₃，D₃与D₁的比值为F=D₃/D₁，F的取值满足的范围为0.02~0.1；所述供气孔（1-4）中心与圆锥式吸气端（1-1）的直线距离为L₁，L₁的取值满足的范围为10~25 mm；所述供气孔（1-4）中心与锥形出气端（1-2）直线距离为L₂，L₁与L₂的比值为J=L₁/L₂，J的取值满足的范围为0.2~0.5；所述一级微型射流孔（1-5）的孔径为D₄，D₄的取值满足的范围是40~60 mm。

3.根据权利要求1所述的一种用于物联网节点供能的阶梯式微孔增流菱形压电俘能器，其特征在于所述受压圆形挡板（2-1）中的限位圆柱（2-1-2）深入限位圆环（2-2-4）内部，通过限位圆环（2-2-4）的长度L进行极限位置限定，其中限位圆环（2-2-4）的长度L与限位圆柱（2-1-2）的长度M之间的比值L/M介于0.3~0.8之间；菱形压电发电组件（2-3）的发电基板（2-3-1）具有四条边，其中每条边的长度都为c；压电发电元件（2-3-2）粘接于发电基板（2-3-1）的表面，菱形压电发电组件（2-3）的长轴长度为a，短轴长度为b，其中b/a介于0.3~1.7之间。

4.根据权利要求1所述的一种用于物联网节点供能的阶梯式微孔增流菱形压电俘能器，其特征在于压电发电元件（2-3-2）选用压电陶瓷片PZT或柔性强韧性压电材料PVDF。