[發明專利]一種腳踏式壓電發電裝置及方法

有效

• 申請號: 201610246141.0
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105743388B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 樊康旗;王連松;任獲榮
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司61108
• 代理人: 何銳

1.一種腳踏式壓電發電裝置，其特征是：至少包括踏板（1）、蓋板（3）、圓弧形框架（12）、圓弧形腔體（11）；踏板（1）上有長方形凹槽（1-1），兩個支撐塊（1-2）固定于踏板（1）的長方形凹槽（1-1）左右兩端，兩個支撐塊（1-2）用于支撐蓋板（3），支撐塊（1-2）與蓋板（3）的高度之和與長方形凹槽（1-1）的深度相同；所述支撐塊（1-1）與蓋板（3）通過螺釘（7）固定連接；圓弧形框架（12）的內圓弧形面與圓弧形腔體（11）的底圓弧形面形狀相同，圓弧形框架（12）的圓弧形內面與圓弧形腔體（11）的底圓弧形面切合，通過螺栓（8）、螺母（10）和彈簧（9）將圓弧形框架（12）、圓弧形腔體（11）、踏板（1）連接；

所述的蓋板（3）為長方形板狀結構，在其上設置有第一壓電懸臂梁（5-1）和第二壓電懸臂梁（5-2），蓋板（3）在長度方向有兩個通孔槽（3-1），兩個通孔槽（3-1）之間由橫梁（3-2）隔開，蓋板（3）中通孔槽（3-1）的長度和寬度與第一壓電懸臂梁（5-1）或第二壓電懸臂梁（5-2）的長度和寬度相等，使得第一壓電懸臂梁（5-1）和第二壓電懸臂梁（5-2）嵌入在通孔槽（3-1）中通過質量塊（4）固定；

所述的第一壓電懸臂梁（5-1）包括第一壓電元件（5-1-1）和第一長方形壓電金屬梁（5-1-2），所述的第二壓電懸臂梁（5-2）包括第二壓電元件（5-2-1）和第二長方形壓電金屬梁（5-2-2），第一壓電元件（5-1-1）通過導電膠粘貼于上述第一長方形壓電金屬梁（5-1-2）上，第二壓電元件（5-2-1）通過導電膠粘貼于上述第二長方形壓電金屬梁（5-2-2）上；所述壓電元件沿長方形壓電金屬梁厚度方向極化，壓電元件的電極串聯或并聯連接；

所述質量塊（4）包括左質量塊（4-1）和右質量塊（4-2），左質量塊（4-1）和右質量塊（4-2）均由上薄質量片（4-1-1）和下薄質量片（4-1-2）組成，上薄質量片（4-1-1）和下薄質量片（4-1-2）通過螺栓與第一壓電懸臂梁（5-1）或第二壓電懸臂梁（5-2）固定連接；

所述質量塊（4）在第一壓電懸臂梁（5-1）或第二壓電懸臂梁（5-2）的寬度方向和厚度方向上對稱分布；

所述圓弧形腔體（11）與蓋板（3）之間無縫粘合；圓弧形腔體（11）內有鐵磁性小球（6），圓弧形腔體（11）的弧形腔體為鐵磁性小球（6）提供運動的軌道，同時，通過弧形腔體的壓縮與舒張，使得氣流來回通過蓋板（3）中的通孔槽（3-1），推動第一壓電懸臂梁（5-1）或第二壓電懸臂梁（5-2）的振動；

所述彈簧（9）用于是輔助圓弧形腔體（11）及時恢復；

所述螺母（10）和彈簧（9）的作用一是將踏板（1）與底部框架進行連接，從而將整個結構連接在一起；二是通過調整螺母（10）的位置，調整彈簧（9）和圓弧形腔體（11）的空腔壓縮范圍。

2.一種腳踏式壓電發電方法，其特征是：當踏板（1）受到來自腳后跟所施加的壓力，壓力經過蓋板（3）作用于圓弧形腔體（11）上，使得圓弧形腔體（11）受壓而產生形變，導致圓弧形腔體（11）內氣體壓強增大；空腔中被壓縮的氣體推動壓電懸臂梁（5）離開原來的位置而向上彎曲，此時在壓電懸臂梁與蓋板中的槽之間形成空氣通道，氣體通過所述空氣通道流入踏板（1）側壁上的通氣孔流出，直至腔體內的氣壓與外界相等；當腳后跟離開地面的時候，圓弧形腔體（11）由于自身的彈性以及彈簧（9）的作用，逐漸恢復到原來的狀態；此時，圓弧形空腔（11）中的氣壓低于外界氣壓，空氣經踏板（1）側壁上的通氣孔（2）流進踏板內，推動壓電懸臂梁（5）向下彎曲，使空氣流入圓弧形腔體（11）中，直至圓弧形腔體內的氣壓與外界相等；壓力的不斷產生與消失，引起圓弧形腔體（11）內空氣壓強的變化，氣流來回通過蓋板（3）中的通孔槽，使得槽中的壓電懸臂梁（5）在氣流的推動下振動。