CN201956927U - 一种利用频繁人体踏走的压电发电装置 - Google Patents

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朱松青
丁文正
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Abstract

一种利用频繁人体踏走的压电发电装置，属于压电发电技术领域。该装置是由若干组压电发电单元并联而成，其中每组压电发电单元是由若干个压电发电单元(2)串联后形成；上述每个压电发电单元(2)包括底板(28)和顶板(26)，还包括通过杠杆架(22)安装于底板上的杠杆(23)，还包括安装于底板上的位于杠杆短臂下方的压电元件(21)，还包括安装于杠杆长臂上的伸出顶板(26)的踏块(25)；还包括安装于杠杆短臂与顶板(26)之间的预紧弹簧(24)，安装于杠杆长臂与底板(28)之间的支撑弹簧(27)。本实用新型能够利用轨道交通等频繁人体踏走的压电发电装置，将人体行走过程中的动能转化为电能。

Description

一种利用频繁人体踏走的压电发电装置
技术领域
本发明涉及压电发电技术领域，特别是涉及一种利用频繁人体踏走的压电发电装置。
背景技术
随着能源的日趋紧张和人们环保意识的日趋增强，节能环保问题日益突出，清洁环保无污染能源的开发与利用倍受世界各国的极大关注和重视。
压电材料在外力的作用下表面产生电荷的现象，称为正压电效应。利用正压电效应的压电发电装置具有环保节能、结构简单、无电磁干扰、易于实现、成本低等优点越来越受到各国研究人员的关注。目前，压电发电技术主要有：
(1)利用公路路面振动进行压电发电
将压电装置安置于路面内或作为路面组成部分，利用车辆行走对路面的振动来发电，所产生的电能经电路调整后可作为道路灯具等使用，或经储能装置加以存储和利用，如专利公开号CN1633008A和CN1633009A所述。
(2)利用车辆振动能量进行压电发电
如专利公开号CN2745781Y所示的一种利用汽车振动能量压电发电装置，将压电装置置于汽车悬挂系统中，利用振动能量产生电能，并加于存储和利用；如专利公开号CN1610209A所发明的一种轨道车辆振动能量压电发电的方法及其系统，将压电装置置于轨道车辆减震系统中，利用振动能量产生电能，并加以存储和利用。
(3)利用人体动能进行压电发电
国外所研究的压电发电装置大多属于利用人体动能进行发电，如压电发电鞋。其原理是把压电发电装置置入鞋底，通过走路时脚对鞋底的冲击使压电材料变形从而产生电荷。国内专利公开号CN101728975A所发明的一种基于人体动能激励的压电发电装置及其发电方法，它为一种脚型的压电发电复合板，安装于鞋垫或鞋底来使用，将人们日常行走运动的部分能量转换为电能。
利用人体动能进行压电发电，符合当前节能环保的要求，并具有很高的经 济效益。但是，目前的压电发电鞋或鞋垫纯属个人行为，发电分散，发电量小，经济实用性差。而如果利用轨道交通、商场等大流量场合人们踏走的动能进行压电发电，则具有较大的经济效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用轨道交通等频繁人体踏走的压电发电装置，将人体行走过程中的动能转化为电能。
一种利用频繁人体踏走的压电发电装置，其特征在于：该装置是由若干组压电发电单元并联而成，其中每组压电发电单元是由若干个压电发电单元串联后形成；上述每个压电发电单元包括底板和顶板，还包括通过杠杆架安装于底板上的杠杆，还包括安装于底板上的位于杠杆短臂下方的压电元件，还包括安装于杠杆长臂上的伸出顶板的踏块；还包括安装于杠杆短臂与顶板之间的预紧弹簧，安装于杠杆长臂与底板之间的支撑弹簧。
上述杠杆短臂下表面具有圆锥台，便于向压电元件施加压力。
本发明提供了一种利用轨道交通等频繁人体踏走的压电发电装置，该装置可放置在轨道交通车辆和车站，如地铁、轻轨，和商场等具有大人流量的场合门口，将频繁人体踏走的动能进行压电发电，以供用电负载使用或存储，具有发电节能的效果。与现有的技术相比，本发明还具有发电集中，发电量大，经济实用性强。
附图说明
图1：一种利用轨道交通等频繁人体踏走的压电发电装置；
图2：压电发电单元的结构原理图
图中标号名称：1、压电发电装置，2、压电发电单元，21、压电元件，22、杠杆架，23、杠杆，24、预紧弹簧，25、踏块，26、顶板，27、支撑弹簧，28、底板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的具体实施方式不限于此。凡依本发明的创造精神及特征、模式和实现本发明功能的都在本发明的保护范围之内。
本发明的一种利用轨道交通等频繁人体踏走的压电发电装置1，如图1所示，该装置是由若干个压电发电单元2按一定的排列方式组成，各发电单元之间采用串联、并联方式连接在一起，所产生的电能经外接整流交换器后以便于用电负载使用或存储。每个压电发电单元2是由压电元件21、杠杆架22、杠杆23、预紧弹簧24、踏块25、顶板26、支撑弹簧27、底板28组成，其中压电元件21为压电叠堆块或单压电晶体片；压电元件21一端固定在底板28上，另一端与杠杆23短臂相接触；杠杆架22一端固定在底板28上，另一端安装有杠杆23，杠杆23可绕杠杆架22自由转动，杠杆23短臂端有一个圆锥台，并在预紧弹簧24的作用下，压着压电元件21的自由端，杠杆23长臂上端作用有踏块25，杠杆23长臂下端作用有支撑弹簧27；踏块25下端作用在杠杆23长臂端上，通过顶板26的圆孔，高出顶板26一定距离；支撑弹簧27安装放置在底板28和杠杆23长臂端；预紧弹簧24安装放置在顶板26和杠杆23短臂端；顶板26上有圆孔。顶板26和底板28均为固定件。
其工作过程为：所述的踏块25在人体踏走的作用下，向下运动并压缩支撑弹簧27，杠杆23短臂向上运动并压缩预紧弹簧24；当人体踏走后，在预紧弹簧24和支撑弹簧27的作用下，杠杆23短臂迅速向下运动并敲击压电元件21，压电元件21在外力冲击下产生电能。在频繁人体踏走的作用下，压电发电单元2不断重复上述的发电过程，源源不断地进行发电。

Claims (2)

1.一种利用频繁人体踏走的压电发电装置，其特征在于：
该装置是由若干组压电发电单元并联而成，其中每组压电发电单元是由若干个压电发电单元(2)串联后形成；
上述每个压电发电单元(2)包括底板(28)和顶板(26)，还包括通过杠杆架(22)安装于底板上的杠杆(23)，还包括安装于底板上的位于杠杆短臂下方的压电元件(21)，还包括安装于杠杆长臂上的伸出顶板(26)的踏块(25)；
还包括安装于杠杆短臂与顶板(26)之间的预紧弹簧(24)，安装于杠杆长臂与底板(28)之间的支撑弹簧(27)。
2.根据权利要求1所述的利用频繁人体踏走的压电发电装置，其特征在于：上述杠杆短臂下表面具有圆锥台。
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