CN102231611B - 一种踩踏简支梁压电发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种踩踏简支梁压电发电装置，包括角钢框架、枕木、螺栓、橡胶垫和简支梁压电单元，所述两根枕木固定安装在角钢框架上，多组所述简支梁压电单元通过所述螺栓顺次简支安装在所述枕木上，所述橡胶垫覆盖在多组所述简支梁压电单元上。上述简支梁压电单元由横梁以及压电陶瓷片组成，若干所述压电陶瓷片粘贴于所述横梁内侧。上述压电陶瓷片的压电材料为锆钛酸铅（PZT-5A）材料，所述横梁为长矩形薄片，材料为合金钢，从所述压电陶瓷片的上下表面各电极分别引出导线，使得各简支梁压电单元并联。本发明可放置在人流密集的地方，或者室内走廊通道内，收集行走踩踏能量并转化为电能，应用于辅助照明或者应急照明。

Description

一种踩踏简支梁压电发电装置
技术领域
本发明涉及一种发电装置，特别是一种踩踏简支梁压电发电装置，属于实际工程中的节能技术和能源利用领域。
背景技术
压电陶瓷具有良好的力-电转换特性，利用其制作的悬臂梁单晶振动发电机可捕获环境中的振动能，外界激励悬臂梁引发陶瓷片弯曲变形，压电体在自身正压电效应作用下，产生电能，连续的振动激励，可产生连续电能的输出。
目前，利用压电材料进行发电，主要依靠悬臂梁结构和直接踩踏压电材料两种方式，收集电能。前者发电能力强，但悬臂梁结构不适用于直接踩踏，后者虽然整体结构简单，但踩踏频率低，而且即使依靠成人踩踏激励，压电材料变形量依旧微小，单次激励作用下发电量少。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种踩踏简支梁压电发电装置。
本发明的构思是：为提高单位作用力激励下压电材料发电能力，将压电陶瓷粘接在简支梁上，由于单位作用力会使简支梁在横向方向上产生较大应力，改变压电陶瓷片受力方式，致使压电陶瓷片产生较大变形量，通过利用简支梁结构粘接陶瓷片的模式，从结构上改变压电材料变形方式，使压电陶瓷能高效的转化，这种压电踩踏发电装置发电能力较强。
为了达到上述目的，基于以上构思，本发明采用下述技术方案：
一种踩踏简支梁压电发电装置，包括角钢框架、枕木、螺栓、橡胶垫和简支梁压电单元，所述两根枕木固定安装在角钢框架上，多组所述简支梁压电单元通过所述螺栓顺次简支安装在所述枕木上，所述橡胶垫覆盖在多组所述简支梁压电单元上。
上述简支梁压电单元由横梁以及压电陶瓷片组成，所述横梁通过所述螺栓顺次简支安装在所述枕木上，若干所述压电陶瓷片粘贴于所述横梁内侧。
上述压电陶瓷片的压电材料为锆钛酸铅（PZT-5A）材料，所述横梁为长矩形薄片，材料为合金钢，从所述压电陶瓷片的上下表面各电极分别引出导线，使得各简支梁压电单元并联。
本发明与现有技术相比较，具有以下突出的优点：
本发明将压电陶瓷粘接在简支梁上，由于单位作用力会使简支梁在横向方向上产生较大应力，改变压电陶瓷片受力方式，压电陶瓷片产生因此变形较大。通过利用简支梁结构粘接陶瓷片的模式，从结构上改变压电材料变形方式，相比较直接踩踏压电陶瓷片发电模式，这种发电模式转化效率高。因此，这种压电踩踏发电装置发电能力较强。
本发明可放置在人流密集的地方，或者室内走廊通道内，收集行走踩踏能量并转化为电能，应用于辅助照明或者应急照明。本发明整体结构简单紧凑，能量来源成本低且无污染。
附图说明
图1是踩踏简支梁压电发电装置整体结构图。
图2是踩踏简支梁压电发电装置正视图。
图3是揭去橡胶垫后的踩踏简支梁压电发电装置结构图。
图4是图2中踩踏简支梁压电发电装置AA剖视图。
图5是简支梁压电单元结构图。
图6是踩踏简支梁压电发电装置实施例电盒内电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的实施例作进一步详细的描述。
如图1、2、3、4所示，一种踩踏简支梁压电发电装置，包括角钢框架1、枕木2、螺栓3、橡胶垫4和简支梁压电单元7，所述两根枕木2固定安装在角钢框架1上，多组所述简支梁压电单元7通过所述螺栓3顺次简支安装在所述枕木2上，所述橡胶垫4覆盖在多组所述简支梁压电单元7上。
如图5所示，所述简支梁压电单元7由横梁5以及压电陶瓷片6组成，所述横梁5通过所述螺栓3顺次简支安装在所述枕木2上，若干所述压电陶瓷片6粘贴于所述横梁5内侧。
所述压电陶瓷片6的压电材料为锆钛酸铅材料，所述横梁5为长矩形薄片，材料为合金钢，从所述压电陶瓷片6的上下表面各电极分别引出导线，使得各简支梁压电单元7并联。
如图6所示，作为本发明的一个具体应用，本发明若干踩踏简支梁压电发电装置并联后通过桥式整流电路与LED照明装置以及可充电电池连接，可直接对LED灯具供电，又可对可充电电池进行充电，实现将盈余的电量进行存储。

Claims (2)

1.一种踩踏简支梁压电发电装置，其特征在于：包括角钢框架（1）、枕木（2）、螺栓（3）、橡胶垫（4）和简支梁压电单元（7），所述两根枕木（2）固定安装在角钢框架（1）上，多组所述简支梁压电单元（7）通过所述螺栓（3）顺次简支安装在所述枕木（2）上，所述橡胶垫（4）覆盖在多组所述简支梁压电单元（7）上；所述简支梁压电单元（7）由横梁（5）以及压电陶瓷片（6）组成，所述横梁（5）通过所述螺栓（3）顺次简支安装在所述枕木（2）上，若干所述压电陶瓷片（6）粘贴于所述横梁（5）内侧。
2.根据权利要求1所述的一种踩踏简支梁压电发电装置，其特征在于，所述压电陶瓷片（6）的压电材料为锆钛酸铅材料，所述横梁（5）为长矩形薄片，材料为合金钢，从所述压电陶瓷片（6）的上下表面各电极分别引出导线，使得各简支梁压电单元（7）并联。
 
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