一種基于拱形壓電結構的發電地板的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于拱形壓電結構的發電地板，包括底板、蓋板兩部分。所述底板上設置若干橫梁和復合壓電片單元；復合壓電片單元由彈簧鋼片和壓電片組成，壓電片對稱粘結在彈簧鋼片上下兩面，彈簧鋼片與壓電片組成拱形結構；彈簧鋼片通過活動支座與橫梁銜接；蓋板的底面間隔設置若干凸起與壓電片的頂點接觸，底板與蓋板的四周通過橡膠密封。將該發電地板放置于路面下，其壓電片與彈簧鋼片組成的拱形結構具有良好的空間性能，大大減小了發電地板的厚底，同時利用拱形結構把作用力分散傳遞，提高了壓電片的承載效能，不僅能承受行人的重量，也能承受車輛的重量，使發電地板能更好地適應不同的應用環境，拓寬了其應用領域，使用壽命長。
【專利說明】
一種基于拱形壓電結構的發電地板
技術領域
[0001]本實用新型涉及壓力發電技術領域，具體涉及一種基于拱形壓電結構的發電地板。
【背景技術】
[0002]隨著能源的日趨緊張和人們環境保護意識的日趨增強，如何節能環保的問題日益突出，清潔環保無污染能源的開發與利用備受世界各國的關注與重視。壓電材料在外力的作用下，表面產生電荷的現象，稱為壓電效應，利用壓電效應的壓電發電裝置，具有環保節能，結構簡單，無電磁干擾，易于實現，成本經濟等優點，越來越受到各國研究人員的關注。
[0003]中國實用新型專利CN203602981U基于壓電材料的發電地板，該發電地板所用的壓電片在多次使用后，會發生塑性變形，則壓電效果會有所下降。且裝置的設計荷載一般為單一的人體，如果有車輛或者其他荷載，則會產生超出設計范圍的變形，對壓電材料會有損傷。因此設計一種能夠耐久使用，并滿足多種荷載條件的發電地板是很有意義的。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種基于拱形壓電結構的發電地板，將該發電地板安裝在路面下，其壓電片與彈簧鋼片的復合結構能夠承受來自路面較大的荷載作用，不僅能夠收集人踩踏、步行運動過程中產生的機械能，并可將車輛行駛過程中的機械能轉化為電能。
[0005]實現本實用新型目的的技術方案是:
[0006]—種基于拱形壓電結構的發電地板由底板、蓋板兩部分組成。所述底板上設置若干橫梁和復合壓電片單元;復合壓電片單元由彈簧鋼片和壓電片組成，彈簧鋼片以滑動支座方式與橫梁銜接;蓋板的底面間隔設置若干凸起與壓電片的頂點接觸，底板與蓋板的四周通過橡膠密封。
[0007]所述底板包括橫梁和復合壓電片單元，橫梁裝在底板的上表面，兩根設置在底板兩邊，三根設置在底板中間，把底板分成4個區域，在4個區域內安裝若干復合壓電片單元；復合壓電片單元由彈簧鋼片和壓電片組成，壓電片對稱粘結在彈簧鋼片上下兩面，彈簧鋼片與壓電片組成拱形結構;彈簧鋼片通過活動支座與橫梁銜接。
[0008]所述蓋板的底面設有等間距的凸起，凸起與底板上表面的壓電片頂點接觸，凸起起到傳力體的作用，將蓋板表面受到的荷載作用傳遞至復合壓電片單元。
[0009]所述底板與蓋板的四周通過橡膠密封，橡膠起到彈簧作用，當蓋板受到荷載時，作用力使橡膠變形，帶動蓋板底面的凸起向下擠壓壓電片而產生電量。同時，橡膠能夠緩沖行人與車輛踩踏的沖擊力，保護壓電片。
[0010]所述壓電片由金屬基板和壓電材料粘結而成，金屬基板形狀為矩形，壓電材料采用壓電陶瓷或者復合壓電材料，其形狀為矩形，壓電片是發電地板的核心元件，起到將機械能轉化為電能的作用。
[0011]本實用新型與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果:
[0012]1、本實用新型結構新穎，壓電片與彈簧鋼片組成拱形結構，把作用力分散傳遞，壓力承受能力強，剛度較好，使發電裝置能更好地適應不同的應用環境，拓寬了其應用領域，使用壽命長。
[0013]2、本實用新型通過利用壓電材料的壓電效應將機械能轉化為電能，綠色環保，而且整體結構簡單，使用方便，而且單面積內壓電片陳列數量多，充分利用了發電裝置中內部結構的空間，發電效率高，發電功率大。
[0014]3、本實用新型利用橡膠與彈簧鋼片來控制壓電片的形變，滿足壓電片最大形變量要求。
[0015]4、本實用新型利用拱形結構良好的空間性能，減小了發電地板的厚底。
[0016]5、本實用新型能做到完全密封，解決了發電裝置安裝在路面下的防水的問題。
【附圖說明】
[0017]圖1:為本實用新型的整體結構示意圖。
[0018]圖2:為本實用新型的底板結構不意圖。
[0019]圖3:為本實用新型的蓋板結構示意圖。
[0020]圖4:為本實用新型的復合壓電片單元結構示意圖。
[0021]圖5:為本實用新型的壓電片結構示意圖。
[0022]圖中標號說明:1.底板，2.蓋板，3.橫梁，4.復合壓電片單元，5.凸起，6.壓電片，6-
1.金屬基板，6-2.壓電陶瓷，7.彈簧鋼片，8.橡膠。
【具體實施方式】
[0023]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應該理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0024]參照圖1至圖5，一種基于拱形壓電結構的發電地板，包括底板I和蓋板2兩部分;底板I材料為聚丙烯，長度為600mm，寬度為600mm，高度為10mm，底板I的上表面設有橫梁3和若干復合壓電片單元4，五根橫梁3安裝在底板I的上表面，兩根設置在底板I的兩邊，三根設置在底板I的中間，把底板I分為4個區域，在這4個區域內按照等間距設置，每兩根橫梁3之間安裝9個復合壓電片單元4，在底板I上方共計安裝36個復合壓電片單元4，復合壓電片單元4以活動支座方式與橫梁3鏈接;蓋板2的材料為聚丙烯，長度為600mm，寬度為600mm，高度為10mm，蓋板2的底面等間距設置凸起5，凸起5長度為50mm，寬度為15mm，高度為5mm，凸起5與壓電片6的頂點接觸，凸起5起到傳力體的作用，將蓋板2表面受到的荷載傳遞至復合壓電片單元4;底板I與蓋板2的四周通過橡膠8密封，橡膠8不僅有密封作用，同時起到彈簧的作用，能夠緩沖行人與車輛荷載，保護壓電片。
[0025]復合發電片4由彈簧鋼片7和壓電片6粘結而成，壓電片6對稱粘結在彈簧鋼片7的上下兩面，壓電片6和彈簧鋼片7組成拱形結構，一方面利用拱形結構良好的空間性能，大大減小了發電地板的厚底，同時利用拱形結構把作用力分散傳遞，提高了壓電片的承載效能，不僅能承受行人的重量，也能承受車輛的重量，使發電裝置能更好地適應不同的應用環境，拓寬了其應用領域，使用壽命長。
[0026]壓電片6由金屬基板6-1和壓電陶瓷6-2兩部分組成，金屬基板6-1長度為73mm，寬度為38mm，厚度為0.4mm，壓電陶瓷6-2長度為50mm，寬度為35mm，厚度為0.2mm。壓電片是發電地板的核心元件，起到將機械能轉化為電能的作用。
[0027]其工作過程為:將該實用新型放置路面下，所述蓋板2在人體和車輛的荷載作用下，向下運動并壓縮橡膠8，設置在蓋板2底面的凸起5因此向下擠壓復合壓電片單元4，復合壓電片單元4受到凸起5的擠壓后產生變形，粘結在其上下兩面的壓電片6亦產生形變進而產生電量;當人體和車輛荷載消失后，橡膠8由于彈性作用恢復原狀，帶動蓋板2與其底面的凸起5向上移動，此時復合壓電片單元4不再受到凸起5的擠壓，彈簧鋼片7因為彈性恢復橋拱狀，再一次使得粘結其上下兩面的壓電片6變形產生電量。
【主權項】
1.一種基于拱形壓電結構的發電地板，其特征在于:一種基于拱形壓電結構的發電地板由底板、蓋板兩部分組成;所述底板的上表面設置若干橫梁和復合壓電片單元;復合壓電片單元由彈簧鋼片和壓電片組成，彈簧鋼片以滑動支座方式與橫梁銜接;蓋板的底面間隔設置若干凸起與壓電片的頂點接觸，底板與蓋板的四周通過橡膠密封。2.根據權利要求1所述的發電地板，其特征在于:所述底板包括橫梁和復合壓電片單元，橫梁裝在底板的上表面，兩根設置在底板兩邊，三根設置在底板中間，把底板分成4個區域，在4個區域內安裝若干復合壓電片單元;復合壓電片單元由彈簧鋼片和壓電片組成，壓電片對稱粘結在彈簧鋼片上下兩面，彈簧鋼片與壓電片組成拱形結構，彈簧鋼片通過活動支座與橫梁銜接。3.根據權利要求1所述的發電地板，其特征在于:所述蓋板的底面設有等間距的凸起，凸起與底板上表面的壓電片頂點接觸，凸起起到傳力體的作用，將蓋板表面受到的荷載作用傳遞至復合壓電片單元。4.根據權利要求1所述的發電地板，其特征在于:所述底板與蓋板的四周通過橡膠密封，橡膠起到彈簧作用，當蓋板受到荷載時，作用力使橡膠變形，帶動蓋板底面的凸起向下擠壓壓電片而產生電量;同時，橡膠能夠緩沖行人與車輛踩踏的沖擊力，保護壓電片。
【文檔編號】H02N2/18GK205444795SQ201620002796
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年1月5日
【發明人】龔玲艷, 張宏雨
【申請人】長沙理工大學