[發(fā)明專利]一種基于杠桿原理及摩擦納米發(fā)電的道路俘能裝置

在審

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• 申請日: 2021-01-30
• 公開（公告）號: CN112865589A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱興一;龐亞鳳;劉帥年;陳宇;馮翊;杜豫川
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 應小波

本發(fā)明涉及一種基于杠桿原理及摩擦納米發(fā)電的道路俘能裝置，包括杠桿支架、折紙基俘能結(jié)構(gòu)、下基板、上基板、杠桿翹板和封裝外殼，杠桿支架、折紙基俘能結(jié)構(gòu)、下基板、上基板和杠桿翹板分別安裝在封裝外殼內(nèi)，下基板固定在在杠桿支架的底部，上基板與杠桿支架轉(zhuǎn)動連接，安裝在杠桿支架的頂部，杠桿翹板安裝在上基板的頂部，與杠桿支架轉(zhuǎn)動相連，折紙基俘能結(jié)構(gòu)安裝在下基板與上基板之間，折紙基俘能結(jié)構(gòu)頂面與上基板相連，底面與下基板相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有機械能收集和轉(zhuǎn)換效率高、輸出電壓高、成本低等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于道路能量收集利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于杠桿原理及摩擦納米發(fā)電的道路俘能裝置。

背景技術(shù)

隨著智能化路面的提出，道路環(huán)境中能量的供給是信息感知獲取、集成處理以及綜合服務的基礎(chǔ)。為保證道路的自我維持，環(huán)境中太陽能、風能、熱能、機械能的收集利用并將其轉(zhuǎn)化為電能逐漸被提出。然而，在道路工程能量轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，除機械能以外的太陽能、熱能和風能的采集易受到環(huán)境因素的影響和干擾，轉(zhuǎn)換效率不易保證。另外，道路環(huán)境是機械能最為富集的場所之一，基于電磁感應、壓電效應和熱釋電的能量轉(zhuǎn)換方式已被廣泛采用，但它們均具有能量轉(zhuǎn)換效率低、頻帶窄以及信號靈敏度過大等缺陷。基于此，開路電壓高、瞬時能量轉(zhuǎn)換效率遠高于壓電、磁電等其他道路俘能裝置的摩擦電納米發(fā)電機近年來漸漸出現(xiàn)，但現(xiàn)已研究的摩擦納米發(fā)電機大多需要對摩擦層表面適當?shù)牡幕瘜W、物理改性以提高轉(zhuǎn)移電荷數(shù)量，往往這些處理都工藝復雜、成本較高、難以被大量應用。綜上所述，能通過簡單的方式來在較低頻范圍內(nèi)實現(xiàn)道路機械能的有效收集利用，并將其轉(zhuǎn)換為信號穩(wěn)定的電能在道路工程領(lǐng)域具有較大的應用前景。

現(xiàn)有技術(shù)中的道路俘能裝置，如中國專利CN204145333U公開的一種路面能量收集裝置，包括箱體、密封圈、壓板、陣列懸臂梁壓電俘能器、振動塊；所述振動塊設(shè)置在箱體的中部；所述振動塊與箱體的底部之間設(shè)置有壓簧；所述陣列懸臂梁壓電俘能器成對地設(shè)置在振動塊上；所述陣列懸臂梁壓電俘能器，包含懸臂梁；所述懸臂梁上設(shè)置有壓電層；所述懸臂梁的末端設(shè)置有第一永磁鐵；與第一永磁鐵對應的箱體的內(nèi)壁上設(shè)置有第二永磁鐵；所述第一永磁鐵與第二永磁鐵相鄰端的極性相同；所述壓板與箱體通過密封圈封閉配合；所述壓板的下表面壓住振動塊的上端。該專利中的路面能量收集裝置雖然可以實現(xiàn)機械能向電能的轉(zhuǎn)換，但是轉(zhuǎn)換效率較低，裝置的制造成本也較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種機械能收集和轉(zhuǎn)換效率高、輸出電壓高、成本低的基于杠桿原理及摩擦納米發(fā)電的道路俘能裝置。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種基于杠桿原理及摩擦納米發(fā)電的道路俘能裝置，所述的道路俘能裝置包括杠桿支架、折紙基俘能結(jié)構(gòu)、下基板、上基板、杠桿翹板和封裝外殼；

所述的杠桿支架、折紙基俘能結(jié)構(gòu)、下基板、上基板和杠桿翹板分別安裝在封裝外殼內(nèi)；所述的下基板固定在在杠桿支架的底部；所述的上基板與杠桿支架轉(zhuǎn)動連接，安裝在杠桿支架的頂部；所述的杠桿翹板安裝在上基板的頂部，與杠桿支架轉(zhuǎn)動相連；所述的折紙基俘能結(jié)構(gòu)安裝在下基板與上基板之間；所述的折紙基俘能結(jié)構(gòu)頂面與上基板相連，底面與下基板相連。

優(yōu)選地，所述的杠桿支架的底部設(shè)有倒V型突起；所述的下基板和折紙基俘能結(jié)構(gòu)的形狀均與杠桿支架的形狀相匹配，下基板貼合在杠桿支架的倒V型結(jié)構(gòu)上，折紙基俘能結(jié)構(gòu)貼合在下基板上。

更加優(yōu)選地，所述的下基板包括第一彈性海綿板和第一亞克力板；所述的第一彈性海綿板和第一亞克力板均為倒V型結(jié)構(gòu)；所述的第一亞克力板的一端與杠桿支架的倒V型結(jié)構(gòu)貼合，另一端與第一彈性海綿板貼合；所述的第一彈性海綿板的另一端與折紙基俘能結(jié)構(gòu)的底面貼合；

所述的上基板包括第二彈性海綿板和第二亞克力板；所述的第二亞克力板的一端與杠桿翹板貼合，另一端與第二彈性海綿板貼合；所述的第二彈性海綿板的另一端與折紙基俘能結(jié)構(gòu)的頂面貼合。