一種利用頻繁人體踏走的壓電發電裝置的製作方法
2023-07-12 21:20:01 2
專利名稱：一種利用頻繁人體踏走的壓電發電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及壓電發電技術領域，特別是涉及一種利用頻繁人體踏走的壓電發電裝置。
背景技術：
隨著能源的日趨緊張和人們環保意識的日趨增強，節能環保問題日益突出，清潔環保無汙染能源的開發與利用倍受世界各國的極大關注和重視。壓電材料在外力的作用下表面產生電荷的現象，稱為正壓電效應。利用正壓電效應的壓電發電裝置具有環保節能、結構簡單、無電磁幹擾、易於實現、成本低等優點越來越受到各國研究人員的關注。目前，壓電發電技術主要有(1)利用公路路面振動進行壓電發電將壓電裝置安置於路面內或作為路面組成部分，利用車輛行走對路面的振動來發電，所產生的電能經電路調整後可作為道路燈具等使用，或經儲能裝置加以存儲和利用，如專利公開號CN1633008A和CN1633009A所述。(2)利用車輛振動能量進行壓電發電如專利公開號CN2745781Y所示的一種利用汽車振動能量壓電發電裝置，將壓電裝置置於汽車懸掛系統中，利用振動能量產生電能，並加於存儲和利用；如專利公開號 CN1610209A所發明的一種軌道車輛振動能量壓電發電的方法及其系統，將壓電裝置置於軌道車輛減震系統中，利用振動能量產生電能，並加以存儲和利用。(3)利用人體動能進行壓電發電國外所研究的壓電發電裝置大多屬於利用人體動能進行發電，如壓電發電鞋。其原理是把壓電發電裝置置入鞋底，通過走路時腳對鞋底的衝擊使壓電材料變形從而產生電荷。國內專利公開號CN1017^975A所發明的一種基於人體動能激勵的壓電發電裝置及其發電方法，它為一種腳型的壓電發電複合板，安裝於鞋墊或鞋底來使用，將人們日常行走運動的部分能量轉換為電能。利用人體動能進行壓電發電，符合當前節能環保的要求，並具有很高的經濟效益。但是，目前的壓電發電鞋或鞋墊純屬個人行為，發電分散，發電量小，經濟實用性差。而如果利用軌道交通、商場等大流量場合人們踏走的動能進行壓電發電，則具有較大的經濟效益。
發明內容本發明的目的在於提供一種利用軌道交通等頻繁人體踏走的壓電發電裝置，將人體行走過程中的動能轉化為電能。一種利用頻繁人體踏走的壓電發電裝置，其特徵在於該裝置是由若干組壓電發電單元並聯而成，其中每組壓電發電單元是由若干個壓電發電單元串聯後形成；上述每個壓電發電單元包括底板和頂板，還包括通過槓桿架安裝於底板上的槓桿，還包括安裝於底板上的位於槓桿短臂下方的壓電元件，還包括安裝於槓桿長臂上的伸出頂板的踏塊；還包括安裝於槓桿短臂與頂板之間的預緊彈簧，安裝於槓桿長臂與底板之間的支撐彈簧。上述槓桿短臂下表面具有圓錐臺，便於向壓電元件施加壓力。本發明提供了一種利用軌道交通等頻繁人體踏走的壓電發電裝置，該裝置可放置在軌道交通車輛和車站，如地鐵、輕軌，和商場等具有大人流量的場合門口，將頻繁人體踏走的動能進行壓電發電，以供用電負載使用或存儲，具有發電節能的效果。與現有的技術相比，本發明還具有發電集中，發電量大，經濟實用性強。
圖1 一種利用軌道交通等頻繁人體踏走的壓電發電裝置；圖2 壓電發電單元的結構原理圖圖中標號名稱1、壓電發電裝置，2、壓電發電單元，21、壓電元件，22、槓桿架，23、 槓桿，24、預緊彈簧，25、踏塊，26、頂板，27、支撐彈簧，28、底板。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的具體實施方式
不限於此。凡依本發明的創造精神及特徵、模式和實現本發明功能的都在本發明的保護範圍之內。本發明的一種利用軌道交通等頻繁人體踏走的壓電發電裝置1，如圖1所示，該裝置是由若干個壓電發電單元2按一定的排列方式組成，各發電單元之間採用串聯、並聯方式連接在一起，所產生的電能經外接整流交換器後以便於用電負載使用或存儲。每個壓電發電單元2是由壓電元件21、槓桿架22、槓桿23、預緊彈簧M、踏塊25、頂板沈、支撐彈簧 27、底板觀組成，其中壓電元件21為壓電疊堆塊或單壓電晶體片；壓電元件21—端固定在底板觀上，另一端與槓桿23短臂相接觸；槓桿架22 —端固定在底板觀上，另一端安裝有槓桿23，槓桿23可繞槓桿架22自由轉動，槓桿23短臂端有一個圓錐臺，並在預緊彈簧M 的作用下，壓著壓電元件21的自由端，槓桿23長臂上端作用有踏塊25，槓桿23長臂下端作用有支撐彈簧27 ；踏塊25下端作用在槓桿23長臂端上，通過頂板沈的圓孔，高出頂板沈一定距離；支撐彈簧27安裝放置在底板觀和槓桿23長臂端；預緊彈簧M安裝放置在頂板 26和槓桿23短臂端；頂板沈上有圓孔。頂板沈和底板觀均為固定件。其工作過程為所述的踏塊25在人體踏走的作用下，向下運動並壓縮支撐彈簧 27，槓桿23短臂向上運動並壓縮預緊彈簧M ；當人體踏走後，在預緊彈簧M和支撐彈簧27 的作用下，槓桿23短臂迅速向下運動並敲擊壓電元件21，壓電元件21在外力衝擊下產生電能。在頻繁人體踏走的作用下，壓電發電單元2不斷重複上述的發電過程，源源不斷地進行發電。
權利要求1.一種利用頻繁人體踏走的壓電發電裝置，其特徵在於該裝置是由若干組壓電發電單元並聯而成，其中每組壓電發電單元是由若干個壓電發電單元O)串聯後形成；上述每個壓電發電單元( 包括底板08)和頂板( )，還包括通過槓桿架0 安裝於底板上的槓桿(23)，還包括安裝於底板上的位於槓桿短臂下方的壓電元件(21)，還包括安裝於槓桿長臂上的伸出頂板06)的踏塊05)；還包括安裝於槓桿短臂與頂板06)之間的預緊彈簧(M)，安裝於槓桿長臂與底板 (28)之間的支撐彈簧(27)。
2.根據權利要求1所述的利用頻繁人體踏走的壓電發電裝置，其特徵在於上述槓桿短臂下表面具有圓錐臺。
專利摘要一種利用頻繁人體踏走的壓電發電裝置，屬於壓電發電技術領域。該裝置是由若干組壓電發電單元並聯而成，其中每組壓電發電單元是由若干個壓電發電單元(2)串聯後形成；上述每個壓電發電單元(2)包括底板(28)和頂板(26)，還包括通過槓桿架(22)安裝於底板上的槓桿(23)，還包括安裝於底板上的位於槓桿短臂下方的壓電元件(21)，還包括安裝於槓桿長臂上的伸出頂板(26)的踏塊(25)；還包括安裝於槓桿短臂與頂板(26)之間的預緊彈簧(24)，安裝於槓桿長臂與底板(28)之間的支撐彈簧(27)。本實用新型能夠利用軌道交通等頻繁人體踏走的壓電發電裝置，將人體行走過程中的動能轉化為電能。
文檔編號H02N2/18GK201956927SQ201120047018
公開日2011年8月31日 申請日期2011年2月25日 優先權日2011年2月25日
發明者丁文正, 劉娣, 朱松青, 許有熊, 郝飛 申請人:南京工程學院