[實用新型]一種踩踏壓電式連續發電裝置

有效

• 申請號: 201420528328.6
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN204118842U
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 賀良華;郝歡;賀緒紅
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: H02J7/32
• 分類號: H02J7/32;H02N2/18
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 劉榮;周宗貴

技術領域

本實用新型涉及一種發電裝置，具體涉及一種可連續發電的踩踏壓電式發電裝置，屬于發電技術領域。?

背景技術

在能源日漸緊缺的今天,隨著各國對能源需求的不斷增長及對環境保護的日益重視,尋找一種持久清潔的能源成為當務之急，近年來出現了多種不同的能量采集技術，可將日常生活中的能量轉換為電能，壓電轉換就是其中之一。?

壓電材料作為一種理想的機電能量轉換材料，具有很高的能量密度，小體積的壓電裝置即可產生功率較大的電能；壓電電源的工作原理是基于正壓電效應，壓電材料是其核心工作物質。?

壓電裝置在外力的作用下產生電荷，將這些電荷收集起來存儲在電容或電池中，就可為后級電子元器件和系統供電；人們在道路上行走和上下樓梯時均會消耗能量，如果能將這部分能量轉化為電能，并存儲在蓄電池中，則可達到充分利用能源，節約電能的目的。?

現有技術中的壓電式發電裝置多將踏板直接接觸壓電材料，當有外力作用在壓電材料上時，壓電材料發生形變產生電荷，外力撤離時形變消失，電荷產生中斷，此種發電裝置中的壓電材料由于發生形變時承受較大外力，結構易損壞，并且無法連續產生電荷，難以實現電荷收集與儲存。?

發明內容

本實用新型的目的在于解決現有技術的缺點并提供一種踩踏壓電式連續發電裝置，將人行走時消耗的能量轉換為電能并實現連續發電。?

實現本實用新型目的所采用的技術方案為，一種踩踏壓電式連續發電裝置，至少包括壓電元件組、彈簧、踏板、底板、電力變換單元和蓄電池，底板左右兩端垂直固定有引導槽，引導槽與底板構成U型限位倉，限位倉中引導槽的內側設有彈性支撐柱，彈性支撐柱固定在底板上，所述踏板安裝在彈性支撐柱上，踏板與彈性支撐柱固連并在限位倉中上下移動，踏板下表面安裝有限位柱，壓電元件組安裝在限位柱上并通過導線連接電力變換單元，電力變換單元通過導線連接蓄電池；所述壓電元件組包括金屬板和兩片壓電片，壓電片極性方向相反鑲嵌在金屬板兩側，金屬板一端與限位柱固連，另一端連?接彈簧，所述彈簧設有兩根，位于金屬板上方的彈簧A連接金屬板與踏板，位于金屬板下方的彈簧B一端與金屬板固連，另一端連接懸空的重物成為自由端；所述電力變換單元包括整流器和V/I轉換器。?

所述限位柱下底面與底板上表面的間距5～20mm。?

踏板下表面上每平方米設有8～12個限位柱。?

所述壓電片為壓電陶瓷、鐵電性壓電材料、壓電聚合物或壓電復合材料。?

所述整流器為全橋橋式整流器。?

蓄電池上設有控制單元，控制單元包括控制芯片、電池電量檢測器和報警器。?

所述控制芯片為微處理器或單片機，所述微處理器為DSP或FPGA。?

由上述技術方案可知，本實用新型提供的踩踏壓電式連續發電裝置中，壓電元件組、電力變換單元和蓄電池通過導線連接，組成充電電路；壓電元件組由金屬板和極性方向相反鑲嵌在金屬板兩側的兩片壓電片構成，金屬板一端固定，另一端連接兩根彈簧，位于金屬板上方的彈簧A連接金屬板與踏板，位于金屬板下方的彈簧B連接懸空的重物，重物和兩根彈簧在踏板受踩踏時牽引金屬板上下擺動，使的壓電片發生形變產生電荷；由于重物具有慣性，當踏板上的外力撤除時，重物在慣性作用下繼續向下移動，彈簧A和彈簧B均被拉伸發生彈性形變，帶動重物做往復運動，鑲嵌在金屬板上的壓電片被壓縮或拉伸持續產生電荷為蓄電池充電，壓電元件組將行人施加在踏板上的瞬時沖擊力充分轉化為電能。?

金屬板通過彈簧A連接踏板，當踏板受到較大沖擊力時，彈簧A牽引金屬板，避免金屬板上的壓電片大幅度彎曲，保護壓電片。?

限位柱下底面與底板上表面的間距為5～20mm，距離小，減輕行人踏在踏板上產生的踩空感，踏板下表面上每平方米設有8～12個限位柱，提高了踏板強度同時可避免限位柱過密引起重物相互碰撞。?

與現有技術相比，本實用新型的有益效果為，本實用新型所使用的壓電材料為節能型環保材料，綠色安全，不會產生有毒有害的殘留物質，符合可持續發展的要求；該發電裝置結構簡單，不發熱，無電磁干擾，易于實現，成本低，且在發電過程中無噪音、無磨損、無介質泄漏，可實現持續發電。?

附圖說明

圖1為本實用新型提供的踩踏壓電式連續發電裝置結構示意圖。?