一種收集行人踏步能量的沖擊式壓電發電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及能源技術領域，特別是涉及一種收集行人踏步能量的沖擊式壓電發電 裝直。
【背景技術】
[0002] 隨著全球氣候變暖的加劇和石油能源的緊缺，尋求多方式、多來源、無污染的再生 能源是現在和未來世界科技發展的戰略重點。采用不同方法從周圍環境中捕獲能量成為近 期研究討論的焦點。在各種能量轉換類型中，基于壓電效應把壓力、沖擊、振動等產生的機 械能轉換成電能的效率僅次于太陽能、風能，是一種非常具有前途的再生能源。
[0003] 壓電能量收集裝置可以將機械能轉換成電能，通過環境的外力作用使壓電材料內 部產生應變和應力，由于壓電材料的壓電效應，應變能將轉換成電場能，實現能量輸出。
[0004] 科學研究表明，當人們在地面上行走時，每一步大約要耗費8瓦特的能量，可以將 這些分散的能量收集起來，便可以得到另外一種免費能量。在一些繁忙的交通人行道上，當 人流量很大時，行人腳踏在地面的踏步就是可以獲得的能量，是一種可再生的綠色環保能 源。
【發明內容】
[0005] 本發明主要解決的技術問題是提供一種收集行人踏步能量的沖擊式壓電發電裝 置，能夠利用壓電效應將人踏步的機械能轉換成電能，綠色環保，結構簡單，使用方便。
[0006] 為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種收集行人踏步能 量的沖擊式壓電發電裝置，包括：底板、側板、壓力接收裝置、沖擊桿、支座、底座和電能輸出 裝置；所述側板設置在所述底板的四周，側板與底板形成支撐空間；所述壓力接收裝置和 所述底座均固定在所述底板上；所述支座固定在所述底座上；所述沖擊桿通過銷軸連接在 所述支座上；所述電能輸出裝置設置在所述底座上；所述壓力接收裝置與所述電能輸出裝 置通過所述沖擊桿聯動。
[0007] 優選的是，所述壓力接收裝置包括立柱、彈簧、壓桿和頂板；所述立柱設置在所述 底板的中心位置；所述壓桿下端面上設有壓桿圓孔，壓桿圓孔套在所述立柱上；所述彈簧 套在所述底板與壓桿圓孔之間的立柱上，且壓桿圓孔底面與所述立柱上表面隔空；所述壓 桿上設有裙邊；所述頂板與側板組成封閉空間；所述頂板內部設有頂板圓孔，所述壓桿頂 端抵在頂板圓孔內。
[0008] 優選的是，所述電能輸出裝置包括壓電疊堆和錐形楔塊；所述底座上設有底座圓 孔，所述錐形楔塊設置在底座圓孔內，固定所述壓電疊堆；所述壓電疊堆設置在所述錐形楔 塊內，所述錐形楔塊留有切口，切口引出壓電疊堆的電極線。
[0009] 優選的是，所述沖擊桿的兩端設置為三角形沖頭，一端抵在所述壓桿裙邊的上表 面，一端抵在所述壓電疊堆上；所述沖擊桿與支座之間設有扭力彈簧。
[0010] 優選的是，所述壓電疊堆為多個壓電陶瓷片串聯而成。 toon] 本發明的有益效果是：本發明能夠利用壓電效應將人踏步的機械能轉換成電能， 綠色環保，結構簡單，使用方便。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發明一種收集行人踏步能量的沖擊式壓電發電裝置一較佳實施例的立 體結構示意圖； 圖2是本發明一種收集行人踏步能量的沖擊式壓電發電裝置的剖視結構示意圖； 圖3是本發明一種收集行人踏步能量的沖擊式壓電發電裝置中的壓電疊堆結構示意 圖； 圖4是本發明一種收集行人踏步能量的沖擊式壓電發電裝置放置支撐架中的透視結 構示意圖； 附圖中各部件的標記如下：1、底板；2、側板；3、立柱；4、彈簧；5、壓桿；6、頂板；7、底 座；8、壓電疊堆；9、錐形楔塊；10、支座；11、銷軸；12、沖擊桿；13、支撐架。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能 更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0014] 請參閱圖1至圖4,本發明實施例包括： 一種收集行人踏步能量的沖擊式壓電發電裝置，包括：底板1、側板2、立柱3、彈簧4、 壓桿5、頂板6、底座7、壓電疊堆8、錐形楔塊9、支座10、銷軸11和沖擊桿12 ;所述側板2 設置在所述底板1的四周，側板2與底板1形成支撐空間；所述立柱3固定在所述底板1 的中心位置；所述彈簧4套在所述立柱3上，彈簧4的一端抵在底板1上；所述壓桿5下 端面上設有壓桿圓孔，壓桿圓孔套在所述立柱3上，壓桿5下端面抵在所述彈簧4上，壓桿 圓孔底面與所述立柱3的上表面保持一定的距離。所述壓桿5上設有裙邊；所述頂板6為 臺階形，頂板6可與側板2組成封閉空間；所述頂板6內部設有頂板圓孔，頂板圓孔底面 與所述壓桿5上表面相接觸。所述底座7固定在所述底板1上，底座7上設有底座圓孔， 所述錐形楔塊9設置在底座圓孔內，固定所述壓電疊堆8 ;所述壓電疊堆8設置在所述錐 形楔塊9內，壓電疊堆8為多個壓電陶瓷片串聯而成，所述錐形楔塊9留有切口，切口引 出壓電疊堆8的電極線。所述支座10設置在所述底座7上；所述沖擊桿12通過銷軸連 接在所述支座10上，沖擊桿12可繞銷軸旋轉；所述沖擊桿12的兩端設置為三角形沖頭， 一端抵在壓桿裙邊的上表面，一端抵在所述壓電疊堆8上；沖擊桿12上設有扭力彈簧，扭 力彈黃保持沖擊桿12的一端始終壓在壓桿裙邊上表面。一種收集彳丁人踏步能量的沖擊 式壓電發電裝置設置在所述支撐架3內，所述支撐架13包括多個矩形槽，矩形槽的大小適 合放置一種收集行人踏步能量的沖擊式壓電發電裝置，矩形槽的數量根據人行道的安裝面 積以及發電量的需求來確定，也可以將支撐架13組合起來使用。使用時將支撐架13嵌在 人行道的路面上，保持裝置的上表面與路面平齊，便可以實現對行人踏步能量的收集。
[0015] 初始工作狀態下，彈簧4未壓縮，彈簧4兩端表面分別與底板1上表面和壓桿5底 部表面接觸，同時立柱3的頭部頂面與壓桿圓孔的底面保持一定的距離。沖擊桿12分別與 壓桿裙邊上表面和底座7上的壓電疊堆8上表面接觸。當有行人踏在頂板6上時，頂板6帶 動壓桿5向下運動，壓桿5壓縮彈簧4,直至壓桿5的壓桿圓孔底面碰到立柱3的上表面時， 運動停止；沖擊桿12的一端在扭力彈簧的作用下保持與壓桿裙邊的上表面始終接觸，沖擊 桿12的另一端會翹起離開壓電疊堆8 ;當行人離開時，處于壓縮狀態下的彈簧4恢復，推動 壓桿5快速向上運行，使壓桿裙邊推動沖擊桿12的一端，沖擊桿12的另一端便撞擊在壓電 疊堆8上。壓電疊堆8上表面在沖擊桿12作用下產縱向應變，壓電疊堆8為多個壓電陶瓷 片，當壓電陶瓷片受力變形時，將有自由電荷產生；各層壓電陶瓷片串聯，在壓電疊堆11的 上下極之間產生變化的電勢差。在人流量大的地方，便可將行人踏步產生的機械轉化成電 能收集起來。
[0016] 本發明能夠利用壓電效應將人踏步的機械能轉換成電能，綠色環保，結構簡單，使 用方便。
[0017] 以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發 明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技 術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【主權項】
1. 一種收集行人踏步能量的沖擊式壓電發電裝置，其特征在于，包括：底板、側板、壓 力接收裝置、沖擊桿、支座、底座和電能輸出裝置；所述側板設置在所述底板的四周，側板與 底板形成支撐空間；所述壓力接收裝置和所述底座均固定在所述底板上；所述支座固定在 所述底座上；所述沖擊桿通過銷軸連接在所述支座上；所述電能輸出裝置設置在所述底座 上；所述壓力接收裝置與所述電能輸出裝置通過所述沖擊桿聯動。
2. 根據權利要求1所述的一種收集行人踏步能量的沖擊式壓電發電裝置，其特征在 于：所述壓力接收裝置包括立柱、彈簧、壓桿和頂板；所述立柱設置在所述底板的中心位 置；所述壓桿下端面上設有壓桿圓孔，壓桿圓孔套在所述立柱上；所述彈簧套在所述底板 與壓桿圓孔之間的立柱上，且壓桿圓孔底面與所述立柱上表面隔空；所述壓桿上設有裙邊； 所述頂板與側板組成封閉空間；所述頂板內部設有頂板圓孔，所述壓桿頂端抵在頂板圓孔 內。
3. 根據權利要求2所述的一種收集行人踏步能量的沖擊式壓電發電裝置，其特征在 于：所述電能輸出裝置包括壓電疊堆和錐形楔塊；所述底座上設有底座圓孔，所述錐形楔 塊設置在底座圓孔內，固定所述壓電疊堆；所述壓電疊堆設置在所述錐形楔塊內，所述錐形 楔塊留有切口，切口引出壓電疊堆的電極線。
4. 根據權利要求3所述的一種收集行人踏步能量的沖擊式壓電發電裝置，其特征在 于：所述沖擊桿的兩端設置為三角形沖頭，一端抵在所述壓桿裙邊的上表面，一端抵在所述 壓電疊堆上；所述沖擊桿與支座之間設有扭力彈簧。
5. 根據權利要求3所述的一種收集行人踏步能量的沖擊式壓電發電裝置，其特征在 于：所述壓電疊堆為多個壓電陶瓷片串聯而成。
【專利摘要】本發明公開了一種收集行人踏步能量的沖擊式壓電發電裝置，包括：底板、側板、壓力接收裝置、沖擊桿、支座、底座和電能輸出裝置；所述側板設置在所述底板的四周，側板與底板形成支撐空間；所述壓力接收裝置和所述底座均固定在所述底板上；所述支座固定在所述底座上；所述沖擊桿通過銷軸連接在所述支座上；所述電能輸出裝置設置在所述底座上；所述壓力接收裝置與所述電能輸出裝置通過所述沖擊桿聯動。通過上述方式，本發明能夠利用壓電效應將人踏步的機械能轉換成電能，綠色環保，結構簡單，使用方便。
【IPC分類】H02N2-18, F03G5-06
【公開號】CN104612913
【申請號】CN201510041079
【發明人】汪紅兵, 孫春華, 郭俊, 江帥
【申請人】蘇州市職業大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月28日