[實用新型]一種踩踏壓電式連續(xù)發(fā)電裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420528328.6
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN204118842U
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賀良華;郝歡;賀緒紅
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（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(chǎn)權(quán)事務(wù)所 42214
• 代理人: 劉榮;周宗貴

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種發(fā)電裝置，具體涉及一種可連續(xù)發(fā)電的踩踏壓電式發(fā)電裝置，屬于發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

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(huán)境保護(hù)的日益重視,尋找一種持久清潔的能源成為當(dāng)務(wù)之急，近年來出現(xiàn)了多種不同的能量采集技術(shù)，可將日常生活中的能量轉(zhuǎn)換為電能，壓電轉(zhuǎn)換就是其中之一。?

壓電材料作為一種理想的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換材料，具有很高的能量密度，小體積的壓電裝置即可產(chǎn)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(yīng)，壓電材料是其核心工作物質(zhì)。?

壓電裝置在外力的作用下產(chǎn)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(tǒng)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(zhuǎn)化為電能，并存儲在蓄電池中，則可達(dá)到充分利用能源，節(jié)約電能的目的。?

現(xiàn)有技術(shù)中的壓電式發(fā)電裝置多將踏板直接接觸壓電材料，當(dāng)有外力作用在壓電材料上時，壓電材料發(fā)生形變產(chǎn)生電荷，外力撤離時形變消失，電荷產(chǎn)生中斷，此種發(fā)電裝置中的壓電材料由于發(fā)生形變時承受較大外力，結(jié)構(gòu)易損壞，并且無法連續(xù)產(chǎn)生電荷，難以實現(xiàn)電荷收集與儲存。?

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)并提供一種踩踏壓電式連續(xù)發(fā)電裝置，將人行走時消耗的能量轉(zhuǎn)換為電能并實現(xiàn)連續(xù)發(fā)電。?

實現(xiàn)本實用新型目的所采用的技術(shù)方案為，一種踩踏壓電式連續(xù)發(fā)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(dǎo)槽，引導(dǎo)槽與底板構(gòu)成U型限位倉，限位倉中引導(dǎo)槽的內(nèi)側(cè)設(shè)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(dǎo)線連接電力變換單元，電力變換單元通過導(dǎo)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(cè)，金屬板一端與限位柱固連，另一端連?接彈簧，所述彈簧設(shè)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(zhuǎn)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(shè)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(fù)合材料。?

所述整流器為全橋橋式整流器。?

蓄電池上設(shè)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(jī)，所述微處理器為DSP或FPGA。?

由上述技術(shù)方案可知，本實用新型提供的踩踏壓電式連續(xù)發(fā)電裝置中，壓電元件組、電力變換單元和蓄電池通過導(dǎo)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(cè)的兩片壓電片構(gòu)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(fā)生形變產(chǎn)生電荷；由于重物具有慣性，當(dāng)踏板上的外力撤除時，重物在慣性作用下繼續(xù)向下移動，彈簧A和彈簧B均被拉伸發(fā)生彈性形變，帶動重物做往復(fù)運(yùn)動，鑲嵌在金屬板上的壓電片被壓縮或拉伸持續(xù)產(chǎn)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(zhuǎn)化為電能。?

金屬板通過彈簧A連接踏板，當(dāng)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(hù)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(chǎn)生的踩空感，踏板下表面上每平方米設(shè)有8～12個限位柱，提高了踏板強(qiáng)度同時可避免限位柱過密引起重物相互碰撞。?

與現(xiàn)有技術(shù)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(jié)能型環(huán)保材料，綠色安全，不會產(chǎn)生有毒有害的殘留物質(zhì)，符合可持續(xù)發(fā)展的要求；該發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡單，不發(fā)熱，無電磁干擾，易于實現(xiàn)，成本低，且在發(fā)電過程中無噪音、無磨損、無介質(zhì)泄漏，可實現(xiàn)持續(xù)發(fā)電。?

附圖說明

圖1為本實用新型提供的踩踏壓電式連續(xù)發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖。?