CN112398365A - 一种基于pvdf压电材料的旋转扭曲可发电地板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于PVDF压电材料的旋转扭曲可发电地板，包括顶板和底板，所述顶板下端同轴设有外螺纹导向柱，所述底板与地面固定连接，所述底板上端设有与外螺纹导向柱相配合的内螺纹导向管，所述内螺纹导向管中的内螺纹与外螺纹导向柱的外螺纹相配合用于引导外螺纹导向柱转动，本申请利用一种本世纪初兴起的PVDF压电材料通过外力的作用其形变使得其他能量转化为我们可以用的电能，极化后压电材料将会具有正压电效应和逆压电效应，本发明利用的是压电材料的正压电效应：当压电材料受到外界的压力而产生形变时，会因为材料本身的压电性能而产生电能，从而起到将动能转化为电能的目的。
Description
技术领域
本发明属于新型压电材料发电技术领域，涉及一种压电发电装置，具体涉及一种基于PVDF压电材料的旋转扭曲可发电地板。
背景技术
自从1969年日本的H.Kawai教授报道了聚偏氟乙二烯(PVDF)在高温高电压下极化后可产生有工业应用价值的压电性，使压电聚合物的研究发生了历史性的转折。此后聚合物的压电性及其应用引起各国学者的极大兴趣，二十多年代时间里，从理论、实验到实际应用开发都得到了迅速的发展。PVDF压电材料相比较于传统的压电陶瓷它具有陶瓷所不具有的柔韧性和高压电常数，使得它成为许多工业产品中必不可少的材料。但是人们很少将PVDF压电材料与人体发电联系到一起，本发明旨在于将人体运动的动能与PVDF压电材料结合到一起，形成用于人体动能发电的可发电地板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于PVDF压电材料的旋转扭曲可发电地板，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于PVDF压电材料的旋转扭曲可发电地板，包括顶板和底板，所述顶板下端同轴设有外螺纹导向柱，所述底板与地面固定连接，所述底板上端设有与外螺纹导向柱相配合的内螺纹导向管，所述内螺纹导向管中的内螺纹与外螺纹导向柱的外螺纹相配合用于引导外螺纹导向柱转动，所述内螺纹导向管内部放置有用于抵压外螺纹导向柱下端以使得其向上复位的弹簧，所述内螺纹导向管和外螺纹导向柱外侧的顶板和底板之间还设有用于挤压发电的压电模块。
作为本发明进一步的方案：所述压电模块包括若干个阵列分布的发电板，所述发电板上下两端通过固定件与顶板和底板连接固定。
作为本发明进一步的方案：所述固定件包括设置在顶板下端的上夹板以及设置在底板上端的下夹板。
作为本发明进一步的方案：发电板包括PVDF压电材料板，所述PVDF压电材料板外侧设有上压电材料保护层，所述PVDF压电材料板内侧设有下压电材料保护层。
作为本发明进一步的方案：所述内螺纹导向管、下夹板与底板之间为焊接固定。
作为本发明进一步的方案：所述内螺纹导向管和外螺纹导向柱为铸铁材质，弹簧为65Mn材料制成。
作为本发明再进一步的方案：下压电材料保护层和上压电材料保护层都采用PET材料制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本申请利用一种本世纪初兴起的PVDF压电材料通过外力的作用其形变使得其他能量转化为我们可以用的电能，极化后压电材料将会具有正压电效应和逆压电效应，本发明利用的是压电材料的正压电效应：当压电材料受到外界的压力而产生形变时，会因为材料本身的压电性能而产生电能，从而起到将动能转化为电能的目的。
附图说明
图1是一种旋转扭曲可发电地板的爆炸图；
图2是一种旋转扭曲可发电地板的正视图；
图3是一种旋转扭曲可发电地板的剖视图；
图4是一种旋转扭曲可发电地板的发电模块剖视图。
其中：1.顶板、2.上夹板、3.外螺纹导向柱、4.PVDF压电模块、401.上压电材料保护层、402.PVDF压电材料板、403.下压电材料保护层、5.弹簧、6.内螺纹导向管、7.下夹板、8.底板。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明实施例中，一种基于PVDF压电材料的旋转扭曲可发电地板，包括顶板1和底板8，所述顶板1下端同轴设有外螺纹导向柱3，所述底板8与地面固定连接，所述底板8上端设有与外螺纹导向柱3相配合的内螺纹导向管6，所述内螺纹导向管6中的内螺纹与外螺纹导向柱3的外螺纹相配合用于引导外螺纹导向柱3转动，所述内螺纹导向管6内部放置有用于抵压外螺纹导向柱3下端以使得其向上复位的弹簧5，所述内螺纹导向管6和外螺纹导向柱3外侧的顶板1和底板8之间还设有用于挤压发电的压电模块4；
所述压电模块4包括若干个阵列分布的发电板，所述发电板上下两端通过固定件与顶板1和底板8连接固定，这样在内螺纹导向管6和外螺纹导向柱3相对转动的时候，所述压电模块4会被触发变形，从而进行发电；
所述固定件包括设置在顶板1下端的上夹板2以及设置在底板8上端的下夹板7，通过上下夹板来对压电模块4两端进行固定；
所述发电板包括PVDF压电材料板402，所述PVDF压电材料板402外侧设有上压电材料保护层401，所述PVDF压电材料板402内侧设有下压电材料保护层403。
本发明的工作原理是：第一部分，当有行人在商场、学校、火车站踩上本发明时，本装置的顶板1由于受到外界压力和外螺纹导向柱3、内螺纹导向管6导向作用开始旋转向下运动，但是底板8是固定不动的，此时与上夹板2、下夹板7连接的压电模块4开始发生扭转变形，当压电模块4发生扭转变形时，在压电模块4内部的压电材料开始产生电能，发电地板开始工作。
第二部分，当顶板1受到外螺纹导向柱3的导向运动到最低点且行人离开旋转扭曲可发电地板时，发电地板内部的弹簧5储存的能量开始释放，弹簧5顶着外螺纹导向柱3开始螺旋向上运动，此时被扭曲变形的压电模块4形状再一次发生改变，由于压电模块4内部的压电材料的正压电效应开始产生电能，发电地板再次工作。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种基于PVDF压电材料的旋转扭曲可发电地板，包括顶板(1)和底板(8)，其特征在于，所述顶板(1)下端同轴设有外螺纹导向柱(3)，所述底板(8)与地面固定连接，所述底板(8)上端设有与外螺纹导向柱(3)相配合的内螺纹导向管(6)，所述内螺纹导向管(6)中的内螺纹与外螺纹导向柱(3)的外螺纹相配合用于引导外螺纹导向柱(3)转动，所述内螺纹导向管(6)内部放置有用于抵压外螺纹导向柱(3)下端以使得其向上复位的弹簧(5)，所述内螺纹导向管(6)和外螺纹导向柱(3)外侧的顶板(1)和底板(8)之间还设有用于挤压发电的压电模块(4)。
2.根据权利要求1所述的基于PVDF压电材料的旋转扭曲可发电地板，其特征在于，所述压电模块(4)包括若干个阵列分布的发电板，所述发电板上下两端通过固定件与顶板(1)和底板(8)连接固定。
3.根据权利要求2所述的基于PVDF压电材料的旋转扭曲可发电地板，其特征在于，所述固定件包括设置在顶板(1)下端的上夹板(2)以及设置在底板(8)上端的下夹板(7)。
4.根据权利要求2所述的基于PVDF压电材料的旋转扭曲可发电地板，其特征在于，发电板包括PVDF压电材料板(402)，所述PVDF压电材料板(402)外侧设有上压电材料保护层(401)，所述PVDF压电材料板(402)内侧设有下压电材料保护层(403)。
5.根据权利要求3所述的基于PVDF压电材料的旋转扭曲可发电地板，其特征在于，所述内螺纹导向管(6)、下夹板(7)与底板(8)之间为焊接固定。
6.根据权利要求1所述的基于PVDF压电材料的旋转扭曲可发电地板，其特征在于，所述内螺纹导向管(6)和外螺纹导向柱(3)为铸铁材质，弹簧(5)为65Mn材料制成。
7.根据权利要求4所述的基于PVDF压电材料的旋转扭曲可发电地板，其特征在于，下压电材料保护层(403)和上压电材料保护层(401)都采用PET材料制成。
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