CN107086815A - 面向电子设备充电站供能的压电俘能踏板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种面向电子设备充电站供能的压电俘能踏板，属于新能源和发电技术领域；本发明由若干个发电单元组成，所述发电单元包括底座、盘形压电组件、弹簧一、异形梁结构、长方形压电元件、弹簧二、压板和储能模块；当人踩在布置在地面上的压电俘能踏板时，压板在压力的作用下向下运动，使长方形压电元件和盘形压电组件发生变形，当人脚抬起时，使长方形压电元件和盘形压电组件变形回复，在两个过程中基于压电效应产生电能，并将产生的电能储存在储能模块中；可为便携电子设备充电站供能，有效的减少了能量的浪费，大大提高能源利用率；具有结构简单、使用安装方便、绿色环保等优点，适合在火车站，公交车站等人流量大的场合使用。

Description

面向电子设备充电站供能的压电俘能踏板
技术领域
本发明属于新能源和发电技术领域，具体涉及一种回收人流踩踏能量用于手机等便携电子设备充电站的压电俘能踏板。
背景技术
随着社会的发展，手机等电子设备已成为现代生活不可或缺的便携式工具，手机等电子设备的存储电量非常有限，人们在享受这些电子设备所带来便利的同时，通常也还需面对电池能量耗尽所带来的无奈，尤其是在旅途中，长途旅客经常会面临电子设备无电的困扰，这不仅会带来通讯的不方便，甚至可能造成工作的延误。所以在车站、商场设立一些电子设备充电站可以有效地解决这些问题，现在部分车站、商场已经设立一些电子设备充电站，但都是利用市电供电。随着节能环保理念的倡导，利用电磁、静电、热电、压电、太阳能等原理俘获环境能量进行发电已经成为国内外的研究热点，各种类型发电装置都有其自身的优势和适用领域，压电发电因能量转换效率高、装置结构简单、不受电磁干扰以及使用寿命长、易于制作和实现结构上的微小化与集成化等优势，有着更广的应用范围。因此提出一种利用压电元件俘获环境中行人走路时踩踏产生的机械能，并将之转换化为电能，为电子设备充电站供能，以解决电子设备无电带来的一系列问题。
发明内容
为了解决电子设备电量耗尽带来的相关问题，并基于节能环保理念，本发明公开一种面向电子设备充电站供能的压电俘能踏板。
本发明所采用的的技术方案是：所述面向电子设备充电站供能的压电俘能踏板由若干个发电单元组成，所述所述发电单元包括底座、盘形压电组件、弹簧一、异形梁结构、长方形压电元件、弹簧二、压板以及储能模块；所述底座设有4个方形凸台，其上表面与异形梁结构胶粘连接；所述底座设有沉孔一，以提供盘形压电组件的变形空间，所述沉孔一高度h0大于等于1mm，所述沉孔一直径为d0；所述底座设有沉孔二，以实现盘形压电组件的安装，所述沉孔二高度h1等于所述盘形压电组件厚度h4，所述沉孔二直径为d1；所述沉孔二底端面与盘形压电组件胶粘连接；所述沉孔一直径d0与沉孔二直径d1的比值m0在0.5～0.9之间；所述盘形压电组件由圆形弹性基板和圆形压电元件组成；所述盘形压电组件厚度为h4，所述圆形弹性基板与圆形压电元件中心轴线重合放置，二者胶粘连接；所述圆形弹性基板厚度为h2，所述圆形弹性基板直径为d2；所述圆形压电元件厚度为h3，所述圆形压电元件直径为d3；所述圆形弹性基板直径d2与底座所设沉孔二直径d1相等；所述圆形压电元件厚度h3与圆形弹性基板厚度h2的比值n1在1～1.5之间，所述圆形压电元件直径d3与圆形弹性基板直径d2的比值为m2，m2小于m1，且在0.5～0.9之间；所述弹簧一顶端与异形梁结构所设凸台一配合连接，底端与盘形压电组件接触；所述异形梁结构设有凸台一，以实现弹簧一的安装固定；所述异形梁结构设有凸台二，以实现弹簧二的安装固定；所述凸台二设有圆孔；所述异形梁结构设有4个异形梁，所述异形梁厚度为h5，所述异形梁宽度为l1；所述长方形压电元件与异形梁结构所设异形梁胶粘连接；所述长方形压电元件厚度为h6，所述长方形压电元件宽度为l2；所述异形梁宽度l1与长方形压电元件宽度l2相等，所述长方形压电元件厚度h6与异形梁厚度h5的比值在0.5～0.9之间；所述弹簧二底端与异形梁结构设有凸台二配合连接，顶端与压板所设平面接触；所述压板圆柱一，与异形梁结构所设圆孔配合连接，以实现压板的安装；所述压板设有圆柱二，用于压动异形梁结构所设异形梁变形；所述压板设有平面，以实现弹簧二的安装；所述储能模块，其用于与盘形压电组件或长方形压电元件通过导线连接，将盘形压电组件或长方形压电元件产生的电能储存在储能模块中。
当人踩在布置在地面上的压电俘能踏板时，压板在压力的作用下向下运动，压动异形梁结构使其带动长方形压电元件变形，同时异形梁结构压迫弹簧二，使弹簧二压迫盘形压电组件变形，长方形压电元件和盘形压电组件发生变形基于压电效应输出电能，并将产生的电能储存在储能模块中。当人脚抬起时，压电俘能踏板在盘形压电组件、弹簧一、异形梁结构、弹簧二的弹性力回复，在此过程中盘形压电组件和长方形压电元件变形回复，基于压电效应输出电能，并将产生的电能储存在储能模块中。
本发明的有益效果是：利用压电元件将路面受行人踩踏时产生的能量转换成电能，为便携电子设备充电站供能，有效减少了能量的浪费；结构简单、使用安装方便、绿色环保，能够满足常规电子设备的要求，适合在商场、火车站、公交车站、步行街等人流量大的地方使用。
附图说明
图1所示为本发明提出的面向电子设备充电站供能的压电俘能踏板中发电单元的结构示意图；
图2所示为本发明提出的发电单元中底座结构示意图；
图3所示为本发明提出的发电单元中底座剖视图；
图4所示为本发明提出的发电单元中盘形压电组件结构示意图；
图5所示为本发明提出的发电单元中盘形压电组件剖视图；
图6所示为本发明提出的发电单元中弹簧一结构示意图；
图7所示为本发明提出的发电单元中异形梁结构示意图；
图8所示为本发明提出的发电单元中异形梁结构结构示意图；
图9所示为本发明提出的异形梁结构中异形梁截面图；
图10所示为本发明提出的发电单元中长方形压电元件结构示意图；
图11所示为本发明提出的发电单元中长方形压电元件截面图；
图12所示为本发明提出的发电单元中弹簧二结构示意图；
图13所示为本发明提出的发电单元中压板结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～图13说明本实施方式。本实施方式提供了一种面向电子设备充电站供能的压电俘能踏板的具体实施方案。所述面向电子设备充电站供能的压电俘能踏板由若干个发电单元a组成，所述所述发电单元包括底座1、盘形压电组件2、弹簧一3、异形梁结构4、长方形压电元件5、弹簧二6、压板7以及储能模块8；所述底座1设有4个方形凸台1-1,其上表面与异形梁结构4胶粘连接；所述底座1设有沉孔一1-2，以提供盘形压电组件2的变形空间，所述沉孔一1-2高度h0大于等于1mm，所述沉孔一1-2直径为d0；所述底座1设有沉孔二1-3，以实现盘形压电组件2的安装，所述沉孔二1-3高度h1等于所述盘形压电组件2厚度h4，所述沉孔二1-3直径为d1；所述沉孔二1-3底端面1-3-1与盘形压电组件2胶粘连接；所述沉孔一1-2直径d0与沉孔二1-3直径d1的比值m0在0.5～0.9之间；所述盘形压电组件2由圆形弹性基板2-1和圆形压电元件2-2组成；所述盘形压电组件2厚度为h4，所述圆形弹性基板2-1与圆形压电元件2-2中心轴线重合放置，二者胶粘连接；所述圆形弹性基板2-1厚度为h2，所述圆形弹性基板2-1直径为d2；所述圆形压电元件2-2厚度为h3，所述圆形压电元件2-2直径为d3；所述圆形弹性基板2-1直径为d2与底座1所设沉孔二1-3直径d1相等；所述圆形压电元件2-2厚度h3与圆形弹性基板2-1厚度h2的比值n1在1～1.5之间，所述圆形压电元件2-2直径d3与圆形弹性基板2-1直径d2的比值为m2，m2小于m1，且在0.5～0.9之间；所述弹簧一3顶端与异形梁结构4所设凸台一4-1配合连接，所述弹簧一3底端与盘形压电组件2接触；所述异形梁结构4设有凸台一4-1，以实现弹簧一3的安装固定；所述异形梁结构4设有凸台二4-2，以实现弹簧二6的安装固定；所述凸台二4-2设有圆孔4-2-1；所述异形梁结构4设有4个异形梁4-3，所述异形梁4-3厚度为h5，所述异形梁4-3宽度为l1；所述长方形压电元件5与异形梁结构4所设异形梁4-3胶粘连接；所述长方形压电元件5厚度为h6，所述长方形压电元件5宽度为l2；所述异形梁4-3宽度l1与长方形压电元件5宽度l2相等，所述长方形压电元件5厚度h6与异形梁4-3厚度h5的比值在0.5～0.9之间；所述弹簧二6底端与异形梁结构4设有凸台二4-2配合连接，顶端与压板7所设平面7-3接触；所述压板7圆柱一7-1，与异形梁结构4所设圆孔4-2-1配合连接，以实现压板7的安装；所述压板7设有圆柱二7-2，用于压动异形梁结构4所设异形梁4-3变形；所述压板7设有平面7-3，以实现弹簧二6的安装；所述储能模块8，其用于与盘形压电组件2或长方形压电元件5通过导线连接，将盘形压电组件2或长方形压电元件5产生的电能储存在储能模块8中，本具体实施方式中储能模块8可为罗博智能教育中心提出的BE-4103射球储能模块。
工作原理：当人踩在布置在地面上的压电俘能踏板时，压板7在压力的作用下向下运动，压动异形梁结构4使其带动长方形压电元件5变形，同时异形梁结构4压迫弹簧二6，使弹簧二6压迫盘形压电组件2变形，长方形压电元件5和盘形压电组件2发生变形基于压电效应输出电能，并将产生的电能储存在储能模块8。当人脚抬起后，压电俘能踏板在盘形压电组件2、弹簧一3、异形梁结构4、弹簧二6的弹性力回复，在此过程中盘形压电组件2和长方形压电元件5变形回复，基于压电效应输出电能，并将产生的电能储存在储能模块8。

Claims (4)

1.面向电子设备充电站供能的压电俘能踏板，其特征在于：所述面向电子设备充电站供能的压电俘能踏板由若干个发电单元(a)组成，所述所述发电单元(a)包括底座(1)、盘形压电组件(2)、弹簧一(3)、异形梁结构(4)、长方形压电元件(5)、弹簧二(6)、压板(7)以及储能模块(8)；所述底座(1)设有4个方形凸台(1-1),其上表面与异形梁结构(4)胶粘连接；所述底座1设有沉孔一(1-2)，所述底座1设有沉孔二(1-3)，所述沉孔二(1-3)底端面(1-3-1)与盘形压电组件(2)胶粘连接；所述盘形压电组件(2)由圆形弹性基板(2-1)和圆形压电元件(2-2)组成，所述圆形弹性基板(2-1)与圆形压电元件(2-2)中心轴线重合放置，二者胶粘连接；所述弹簧一(3)顶端与异形梁结构(4)所设凸台一(4-1)配合连接，底端与盘形压电组件(2)接触；所述异形梁结构(4)设有凸台一(4-1)；所述异形梁结构(4)设有凸台二(4-2)；所述凸台二(4-2)设有圆孔(4-2-1)；所述异形梁结构(4)设有4个异形梁(4-3)；所述长方形压电元件(5)与异形梁结构(4)所设异形梁(4-3)胶粘连接；所述弹簧二(6)底端与异形梁结构4设有凸台二(4-2)配合连接，顶端与压板(7)所设平面(7-3)接触；所述压板(7)设有圆柱一(7-1)，与异形梁结构(4)所设圆孔(4-2-1)配合连接；所述压板(7)设有圆柱二(7-2)；所述压板(7)设有平面(7-3)；所述储能模块(8)与盘形压电组件(2)和长方形压电元件(5)通过导线连接，并将盘形压电组件(2)或长方形压电元件(5)产生的电能储存在储能模块(8)中。
2.根据权利要求1所述的面向电子设备充电站供能的压电俘能踏板，其特征在于：所述沉孔一(1-2)直径为d0；所述沉孔二(1-3)高度h1等于所述盘形压电组件(2)厚度h4，所述沉孔二(1-3)直径为d1；所述沉孔一(1-2)直径d0与沉孔二(1-3)直径d1的比值m0在0.5～0.9之间。
3.根据权利要求1所述的面向电子设备充电站供能的压电俘能踏板，其特征在于：所述盘形压电组件(2)厚度为h4，所述圆形弹性基板(2-1)厚度为h2，所述圆形弹性基板(2-1)直径为d2；所述圆形压电元件(2-2)厚度为h3，所述圆形压电元件(2-2)直径为d3；所述圆形弹性基板(2-1)直径为d2与底座(1)所设沉孔二(1-3)直径d1相等；所述圆形压电元件(2-2)厚度h3与圆形弹性基板(2-1)厚度h2的比值n1在1～1.5之间，所述圆形压电元件(2-2)直径d3与圆形弹性基板(2-1)直径d2的比值为m2，m2小于m1，且在0.5～0.9之间。
4.根据权利要求1所述的面向电子设备充电站供能的压电俘能踏板，其特征在于：所述异形梁(4-3)厚度为h5，所述异形梁(4-3)宽度为l1；所述长方形压电元件(5)厚度为h6，所述长方形压电元件(5)宽度为l2；所述异形梁(4-3)宽度l1与长方形压电元件(5)宽度l2相等，所述长方形压电元件(5)厚度h6与异形梁(4-3)厚度h5的比值在0.5～0.9之间。
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