[實用新型]一種慣性式壓電發電地板

有效

• 申請號: 201720697079.7
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN207160498U
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 吳越;劉清華;范尊強;楊志剛;韋東東;劉國君;楊魯義
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E04F15/02
• 分類號: E04F15/02;E04F15/22;H02N2/18
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙)22212
• 代理人: 李榮武

技術領域

本實用新型屬于壓電發電領域，具體涉及一種慣性式壓電發電地板。

背景技術

近年來，隨著壓電自供電技術迅猛發展以及人類對節能環保理念的重視，利用環境振動能轉化為電能的裝置被越來越多的人利用，其中一個思路就是利用人走路時對路面產生的振動能轉化為電能，國內外對利用人體踩踏發明的壓電發電裝置較多。公開號為CN204139530U中國實用新型專利公開的一種新型壓電式發電地板利用人踩踏沖擊棒能量先儲存于彈簧內，由彈簧恢復形變帶動壓電發電模塊振動，雖然發電效率有一定提高，但是結構特別復雜，沒有充分考慮人腳踩踏時的作用力作用過程以及對沖擊棒形成的位移太小，無法使壓電懸臂梁產生大變形，發電效率有待提高。歐洲專利公開號為EP362096A1公開的一種壓電發電地板，利用地板底面凸塊直接沖擊埋在地下的架空的懸臂梁中部裝置，雖然直接有效，但是同樣沒有深究腳步作用力對發電地板發電單元作用過程，上層地板變形極小，壓電懸臂梁既不能在共振頻率范圍內共振也不能產生大變形，其能量俘獲效率較低。

發明內容

為了解決目前壓電自發電地板結構復雜，壓電能量俘獲效率低，不易于批量化生產和鋪設等問題，提出了一種慣性式壓電發電地板。該慣性式壓電發電地板由彈性蓋板、限位底板、膜片彈簧板和壓電懸臂梁構成。當力作用在彈性蓋板中部，壓電懸臂梁經歷從下降、撞擊限位凸塊、上升回到初始位置持續振動的過程，下降過程由于慣性壓電懸臂梁中部向下彎曲，當下降到撞擊限位凸塊時，壓電懸臂梁中部相對靜止，壓電懸臂梁兩端由于質量塊慣性產生短暫的持續振動，當腳步作用力撤銷后，壓電懸臂梁上升，由于慣性中部向上彎曲，當一直上升到初始位置時，壓電懸臂梁中部相對靜止，而兩端由于質量塊慣性的作用會使壓電懸臂梁產生持續彎曲振動，直至下一次受外力踩踏再重復這四個過程，發電效率明顯增強。該慣性式壓電發電地板由于利用板材疊加，結構簡單，易于生產裝配和路面鋪設，降低了生產和使用成本。當它代替普通地板布置到人流量大的商場、地鐵等地方時可以滿足監測人流量用發電模塊的自供電或發光地板的自供電等。

為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

本實用新型一種慣性式壓電發電地板，包括彈性蓋板、限位底板、膜片彈簧板和壓電懸臂梁，其中：所述彈性蓋板底面正中布置有圓形沉槽，圓形沉槽面正中布置有圓柱形桿件；所述膜片彈簧板正中布置有若干斜Z字形彈性梁和斜Z 字形懸臂梁圍成的膜片彈簧板通孔，彈性蓋板上的圓柱形桿件正中穿過膜片彈簧板通孔并使得斜Z字形彈性梁作用面與彈性蓋板的圓形沉槽面接觸；所述壓電懸臂梁由彈性基板、壓電薄片和質量塊組成，壓電薄片粘貼在彈性基板上表面，質量塊布置在懸臂梁端部，壓電懸臂梁正中上表面與彈性蓋板上圓柱形桿件端面連接；所述限位底板正中布置有矩形沉槽，沉槽面正中布置有與彈性蓋板上圓柱形桿件端面相對的并有一段距離的凸塊；所述彈性蓋板、膜片彈簧板和限位底板依次疊放并連接。

所述壓電懸臂梁為壓電薄片對稱粘貼在彈性基板上下表面形成的雙晶片壓電振子。

工作時，慣性式壓電發電地板各層之間粘接或焊接在一起并布置在同一平面內形成陣列式結構。當力作用在彈性蓋板中部，壓電懸臂梁經歷從下降、撞擊限位凸塊、上升再到回到初始位置持續振動的過程，下降過程由于慣性壓電懸臂梁中部向下彎曲，當下降到撞擊限位凸塊時，壓電懸臂梁中部相對靜止，壓電懸臂梁兩端由于質量塊慣性產生短暫的持續振動，當腳步作用力撤銷后，壓電懸臂梁上升，由于慣性中部向上彎曲，當一直上升到初始位置時，壓電懸臂梁中部相對靜止，而兩端由于質量塊慣性的作用會使壓電懸臂梁產生持續彎曲振動，直至下一次受外力踩踏再重復這四個過程，發電效率明顯增強。壓電懸臂梁發電片在振動變形過程中的能量通過電路用電容采集起來，當它代替普通地板布置到人流量大的商場、地鐵等地方時可以滿足監測人流量用發電模塊的自供電或發光地板的自供電等。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種慣性式壓電發電地板剖視圖。

圖2是本實用新型的一種慣性式壓電發電地板安裝關系爆炸視圖。

圖3是本實用新型的一種慣性式壓電發電地板彈性蓋板零件圖。

具體實施方式