CN110165934A - 一种收集路人踩踏能量的多层压电发电装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种收集路人踩踏能量的多层压电发电装置及其使用方法，包括冲击板、上盖板、一组侧板A、一组侧板B、一组侧板C、一组侧板D和底板，所述侧板A、侧板B、侧板C、侧板D均为面对面对称布置，所述冲击板由一个方形板、柱形体、两个正方形薄钢片以及一个圆台组成，台阶与底板之间设有弹簧，侧板B和侧板D顶面均设有压电振子，侧板B和侧板D底面均设有长方形薄钢片，压电振子由压电陶瓷片和薄钢片组成，压电陶瓷片和薄钢片固定粘结在一起，人在路面上行走时脚步会对路面产生冲击力，该装置可将该冲击力转换为电能，为路面上的路灯、交通信号灯等供电。

Description

一种收集路人踩踏能量的多层压电发电装置及其使用方法

技术领域

本发明属于能源技术领域，尤其涉及一种收集路人踩踏能量的多层压电发电装置及其使用方法。

背景技术

压电效应可以将机械能转换成电能，通过环境的外力作用使压电材料内部产生应变和应力，由于压电材料的压电效应，将应变能转换成电场能，实现能量输出。

当人们在地面上行走时，由于人体的重力作用，脚会对地面产生一个冲击作用力，特别是在一些人流比较密集的区域，这种作用力非常频繁，本专利设计一种可嵌入人行道的多层压电发电装置可收集路人踏步产生的冲击能量，这是一种可再生的绿色环保能源。

发明内容

解决的技术问题：本发明公开了一种收集路人踩踏能量的多层压电发电装置及其使用方法，克服现有技术中能源浪费等技术问题。

技术方案：一种收集路人踩踏能量的多层压电发电装置，包括冲击板、上盖板、一组侧板A、一组侧板B、一组侧板C、一组侧板D和底板，所述侧板A、侧板B、侧板C、侧板D均为面对面对称布置，所述冲击板由一个方形板、柱形体、两个正方形薄钢片以及一个圆台组成，所述方形板、柱形体、两个正方形薄钢片以及一个圆台通过焊接方式固定连接，台阶与底板之间设有弹簧，所述上盖板和侧板A之间通过螺钉固定连接，侧板A与侧板B之间通过螺钉固定连接，侧板C和侧板D之间通过螺钉固定连接，侧板A与侧板C之间通过螺钉固定连接，侧板B和侧板D顶面均设有压电振子，侧板B (4)和侧板D底面均设有长方形薄钢片，所述压电振子位于长方形薄钢片正上方，每层共包括了四个压电振子和四个长方形薄钢片，压电振子由压电陶瓷片和薄钢片组成，压电陶瓷片和薄钢片固定粘结在一起。

作为本申请的一种优选技术方案：所述冲击板和上盖板之间留有1-2mm的间隙，使得冲击板能够在上盖板内运动，所述上盖板上设有限位台阶，冲击板比上盖板高20-30mm，冲击板运动距离为25-35mm，冲击板向下运动，由于上盖板上设有限位台阶，冲击板向下运动，碰到上盖板上的限位台阶时便会停止。

作为本申请的一种优选技术方案：所述压电振子与长方形薄钢片之间的距离小于冲击板(1)运动的距离，压电振子与长方形薄钢片之间的距离为15-20mm。

作为本申请的一种优选技术方案：所述冲击板上的两个正方形薄钢片分别位于压电振子上方，正方形薄钢片与压电振子的距离为15-20mm等于侧板B的高度，压电振子和正方形薄钢片之间有要求重叠长度为0.5-1.5mm，这样冲击板在运动时，两个正方形薄钢片就会碰到压电振子，压电振子便会产生弯曲变形，当压电振子弯曲变形时，压电陶瓷片在上下两个表面上便会产生电势差，压电陶瓷片振动产生的电能是不稳定的交流电，在压电陶瓷片在上下两个表面上分别引出导线，连接二极管整流桥，通过二极管整流桥整流后的电能可供负载使用。

作为本申请的一种优选技术方案：侧板A为6块，侧板B为4块，侧板C为6块，侧板D为4块。

收集路人踩踏能量的多层压电发电装置的使用方法，步骤为：

第一步：将埋设在行人比较密集的公共场所如超市、火车站、地铁、商场的入口处，仅保持冲击板的方形板位于地面上；

第二步：当行人踩踏到冲击板的方形板上时，冲击板和上盖板之间留有1-2mm的间隙，冲击板向下运动，由于上盖板上设有限位台阶，冲击板向下运动，碰到上盖板上的限位台阶时便会停止，随着冲击板向下运动，冲击板上的两个方形薄钢片也向下运动，正方形薄钢片推动压电振子也向下运动；

第三步：位于冲击板的圆台下的弹簧处于压缩状态，压电振子推动长方形薄钢片也向下运动；

第四步：当行人离开时，冲击板台阶下的弹簧恢复，推动冲击板回位，这时长方形薄钢片会给压电振子产生一个反弹作用力，使得压电振子继续弯曲振动，增加所收集的电量。

作为本申请的一种优选技术方案：所述该装置埋设在行人比较密集的公共场所中，布置≥1个来提高发电量。

有益效果：

本申请所述收集路人踩踏能量的多层压电发电装置及其使用方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.人在路面上行走时脚步会对路面产生冲击力，该装置可将该冲击力转换为电能，为路面上的路灯、交通信号灯等供电。

2.使用该装置进行发电具有绿色无污染可再生的特征。

3.该装置可设置为多层结构，进一步提高所收集的电能。

4.该装置设置的方形薄钢片增大压电陶瓷片的振动，可提高所收集的电能。

附图说明

图1为收集路人踩踏能量的多层压电发电装置的结构示意图。

图2为收集路人踩踏能量的多层压电发电装置的冲击板和上盖板位置关系示意图。

图3为收集路人踩踏能量的多层压电发电装置的内部结构示意图。

图4为收集路人踩踏能量的多层压电发电装置的冲击板的结构示意图。

图5为收集路人踩踏能量的多层压电发电装置的压电振子和方形薄钢片位置关系结构示意图。

图6为收集路人踩踏能量的多层压电发电装置的压电振子的结构示意图。

附图标记说明：1、冲击板，2、上盖板，3、侧板A，4、侧板B，5、侧板C，6、侧板D，7、底板，8、压电振子，9、长方形薄钢片，10、弹簧，11、压电陶瓷片，12、薄钢片，13、柱形体，14、正方形薄钢片，15、圆台。

具体实施方式

下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1所示，收集路人踩踏能量的多层压电发电装置，包括冲击板1、上盖板2、一组侧板A 3、一组侧板B 4、一组侧板C 5、一组侧板D6和底板7，所述侧板A 3、侧板B 4、侧板C5、侧板D6均为面对面对称布置，所述冲击板1由一个方形板、柱形体13、两个正方形薄钢片14以及一个圆台15组成，所述方形板、柱形体13、两个正方形薄钢片14以及一个圆台15通过焊接方式固定连接，台阶15与底板7之间设有弹簧10，所述上盖板2和侧板A 3 之间通过螺钉固定连接，侧板A 3与侧板B 4之间通过螺钉固定连接，侧板C 5和侧板D6之间通过螺钉固定连接，侧板A 3与侧板C 5之间通过螺钉固定连接，侧板B 4和侧板D6顶面均设有压电振子8，侧板B 4和侧板D6底面均设有长方形薄钢片9，所述压电振子8位于长方形薄钢片9正上方，每层共包括了四个压电振子8和四个长方形薄钢片9，压电振子8由压电陶瓷片11和薄钢片12组成，压电陶瓷片11和薄钢片12固定粘结在一起。

如图2所示，所述冲击板1和上盖板2之间留有1-2mm的间隙，使得冲击板1能够在上盖板2内运动，所述上盖板2上设有限位台阶，冲击板1比上盖板2高20-30mm，冲击板运动距离为25-35mm，冲击板1向下运动，由于上盖板2上设有限位台阶，冲击板1向下运动，碰到上盖板2上的限位台阶时便会停止。

如图3所示，所述压电振子8与长方形薄钢片9之间的距离小于冲击板1运动的距离，压电振子8与长方形薄钢片9之间的距离为15-20mm，如图4、5所示，所述冲击板1上的两个正方形薄钢片14分别位于压电振子8上方，正方形薄钢片14与压电振子8的距离为15-20mm等于侧板B的高度，压电振子8和正方形薄钢片14之间有要求重叠长度为0.5-1.5mm，这样冲击板1在运动时，两个正方形薄钢片14就会碰到压电振子8，压电振子8便会产生弯曲变形，当压电振子8弯曲变形时，压电陶瓷片11在上下两个表面上便会产生电势差，压电陶瓷片11振动产生的电能是不稳定的交流电，在压电陶瓷片11在上下两个表面上分别引出导线，连接二极管整流桥，通过二极管整流桥整流后的电能可供负载使用。

如图5所示，所述压电振子8位于长方形薄钢片9正上方，每层共包括了四个压电振子8和四个长方形薄钢片9，如图6所示，压电振子8由压电陶瓷片11和薄钢片12组成，压电陶瓷片11和薄钢片12固定粘结在一起，当压电振子8弯曲变形时，压电陶瓷片11在上下两个表面上便会产生电势差，可为负载供电。

所述侧板A3为6块，侧板B4为4块，侧板C5为6块，侧板D6为4块。

所述收集路人踩踏能量的多层压电发电装置的使用方法，步骤为：

第一步：将埋设在行人比较密集的公共场所如超市、火车站、地铁、商场的入口处，仅保持冲击板1的方形板位于地面上；

第二步：当行人踩踏到冲击板1的方形板上时，冲击板1和上盖板2之间有1-2mm的间隙，冲击板1向下运动，由于上盖板2上设有限位台阶，冲击板1向下运动，碰到上盖板2上的限位台阶时便会停止，随着冲击板1向下运动，冲击板1上的两个方形薄钢片14也向下运动，正方形薄钢片14推动压电振子8也向下运动；

第三步：位于冲击板1的圆台15下的弹簧10处于压缩状态，压电振子8推动长方形薄钢片9也向下运动；

第四步：当行人离开时，冲击板1台阶下的弹簧10恢复，推动冲击板1回位，这时长方形薄钢片9会给压电振子8产生一个反弹作用力，使得压电振子8继续弯曲振动，增加所收集的电量。

所述该装置埋设在行人比较密集的公共场所中，布置≥1个来提高发电量。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图所作的等效结构或等效功能变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种收集路人踩踏能量的多层压电发电装置，其特征在于：包括冲击板(1)、上盖板(2)、一组侧板A (3)、一组侧板B (4)、一组侧板C (5)、一组侧板D（6）和底板（7），所述侧板A(3)、侧板B (4)、侧板C(5)、侧板D（6）均为面对面对称布置，所述冲击板(1)由一个方形板、柱形体（13）、两个正方形薄钢片（14）以及一个圆台（15）组成，所述方形板、柱形体（13）、两个正方形薄钢片（14）以及一个圆台（15）通过焊接方式固定连接，台阶（15）与底板（7）之间设有弹簧（10），所述上盖板(2)和侧板A (3) 之间通过螺钉固定连接，侧板A (3)与侧板B(4) 之间通过螺钉固定连接，侧板C (5)和侧板D（6）之间通过螺钉固定连接，侧板A (3)与侧板C (5)之间通过螺钉固定连接，侧板B (4)和侧板D（6）顶面均设有压电振子（8），侧板B(4)和侧板D（6）底面均设有长方形薄钢片（9），所述压电振子（8）位于长方形薄钢片（9）正上方，每层共包括了四个压电振子（8）和四个长方形薄钢片（9），压电振子（8）由压电陶瓷片（11）和薄钢片（12）组成，压电陶瓷片（11）和薄钢片（12）固定粘结在一起。

2.根据权利要求1所述收集路人踩踏能量的多层压电发电装置，其特征在于：所述冲击板(1)和上盖板(2)之间留有1-2mm的间隙，使得冲击板(1)能够在上盖板(2)内运动，所述上盖板(2)上设有限位台阶，冲击板(1)比上盖板(2)高20-30mm，冲击板运动距离为25-35mm，冲击板（1）向下运动，由于上盖板（2）上设有限位台阶，冲击板（1）向下运动，碰到上盖板（2）上的限位台阶时便会停止。

3.根据权利要求1所述收集路人踩踏能量的多层压电发电装置，其特征在于：所述压电振子（8）与长方形薄钢片（9）之间的距离小于冲击板(1)运动的距离，压电振子（8）与长方形薄钢片（9）之间的距离为15-20mm。

4.根据权利要求1所述收集路人踩踏能量的多层压电发电装置，其特征在于：所述冲击板(1)上的两个正方形薄钢片（14）分别位于压电振子（8）上方，正方形薄钢片（14）与压电振子（8）的距离为15-20mm等于侧板B的高度，压电振子（8）和正方形薄钢片（14）之间有要求重叠长度为0.5-1.5mm，这样冲击板(1)在运动时，两个正方形薄钢片（14）就会碰到压电振子（8），压电振子（8）便会产生弯曲变形，当压电振子（8）弯曲变形时，压电陶瓷片（11）在上下两个表面上便会产生电势差，压电陶瓷片（11）振动产生的电能是不稳定的交流电，在压电陶瓷片（11）在上下两个表面上分别引出导线，连接二极管整流桥，通过二极管整流桥整流后的电能可供负载使用。

5.根据权利要求1所述收集路人踩踏能量的多层压电发电装置，其特征在于：所述侧板A(3)为6块，侧板B(4)为4块，侧板C(5)为6块，侧板D（6）为4块。

6.一种权利要求1所述收集路人踩踏能量的多层压电发电装置的使用方法，其特征在于步骤为：

第一步：将埋设在行人比较密集的公共场所如超市、火车站、地铁、商场的入口处，仅保持冲击板（1）的方形板位于地面上；

第二步：当行人踩踏到冲击板（1）的方形板上时，冲击板(1)和上盖板(2)之间留有1-2mm的间隙，冲击板（1）向下运动，由于上盖板（2）上设有限位台阶，冲击板（1）向下运动，碰到上盖板（2）上的限位台阶时便会停止，随着冲击板（1）向下运动，冲击板（1）上的两个方形薄钢片（14）也向下运动，正方形薄钢片（14）推动压电振子（8）也向下运动；

第三步：位于冲击板（1）的圆台（15）下的弹簧（10）处于压缩状态，压电振子（8）推动长方形薄钢片（9）也向下运动；

第四步：当行人离开时，冲击板（1）台阶下的弹簧（10）恢复，推动冲击板（1）回位，这时长方形薄钢片（9）会给压电振子（8）产生一个反弹作用力，使得压电振子（8）继续弯曲振动，增加所收集的电量。

7.根据权利要求6所述收集路人踩踏能量的多层压电发电装置的使用方法，其特征在于：所述该装置埋设在行人比较密集的公共场所中，布置≥1个来提高发电量。