[发明专利]一种悬臂杠杆式压电发电组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用压电陶瓷材料正压电效应的能量回收装置，具体来说，涉及一种悬臂杠杆式压电发电组件。

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，节能环保等问题以及环保无污染新能源的开发和利用倍受世界各国的关注和重视。利用压电陶瓷正压电效应进行发电的装置因其具有环保节能、结构简单、无电磁干扰、易于实现、成本低等优点，成为世界各国研究人员的关注热点。利用人体动能进行压电发电，符合当前节能环保的要求，并具有较高的经济效益。

国内外所研究的利用人体动能进行压电发电装置较多，典型的如压电发电鞋，国内公开号为CN101728975A专利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，将人们日常行走运动的部分能量转换为电能。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，直接踩踏压电陶瓷片易导致其破裂损坏，经济实用性差。如果利用轨道交通、商场、楼梯口等人流量较大的场合人们踩踏的动能进行压电发电，则具有较大的经济效益。

为了提高现有利用人体动能进行压电发电的效益，公开号为CN201956927U的专利文献公开了一种利用人体频繁踏走的压电发电装置，该装置利用人体对弹簧杠杆机构踩踏形成弹簧形变的势能，进而释放弹簧形变势能对压电材料敲击进行压电发电，该装置结构简单，成本低，发电量集中，但是在实验中发现，该装置存在一定的不足，由于人体踩踏杠杆结构后脚收起的速度较慢，弹簧形变势能释放后对压电陶瓷材料形成的敲击力很小，影响了压电陶瓷片的发电转换效率，另外，人体踩踏的行程大于2mm，有踩空等不适感。

发明内容

本发明提供了一种新型的悬臂杠杆式压电发电组件，目的是为了提高利用人体动能进行压电发电的转换效率，避免踩踏压电发电装置时有踩空等不适感和直接踩踏压电陶瓷片易导致其破裂损坏等问题。

一种悬臂杠杆式压电发电组件，包括压电发电板、辅助支撑部件和弹性杠杆，所述的压电发电板包括铜极板2和粘贴在铜极板2上下两面上的方形A压电陶瓷片1和B压电陶瓷片3，A压电陶瓷片1和B压电陶瓷片3均沿厚度方向极化且极化方向相反，A压电陶瓷片1和B压电陶瓷片均连接到能量转换电路和能量储存装置；辅助支撑部件包括A支撑板10、B支撑板9、上压板8和联接件7；弹性杠杆包括T型弹性杆5、设置在T型弹性杆5上侧靠近上压板8的主动压块6和设置在T型弹性杆5下侧端部的从动压块4，主动压块6和从动压块4通过粘接或焊接方式和T型弹性杆5联接在一起，主动压块6到上压板8距离为T型弹性杆5悬臂长度的1/10到1/2，在竖直方向上，所述的主动压块6上表面的高度比上压板8上表面的高度高0.3~1.5mm。A支撑板10、铜极板2、B支撑板9、T型弹性杆5和上压板8依次从下向上设置，A支撑板10、铜极板2、B支撑板9、T型弹性杆5和上压板8上均开设有可供联接用的联接孔，由联接件7穿过每个零件的联接孔后将其联接为一体。当弹性杠杆的T型端部由辅助支撑部件固定后，弹性杠杆就形成了悬臂杠杆结构，弹性杠杆被辅助支撑部件固定处为支点，主动压块6到支点段为动力臂，从动压块4到支点段为阻力臂。

当人踩踏T型弹性杆5上侧的主动压块6时，根据杠杆原理，设置在T型弹性杆5下侧的从动压块4就会向下移动多于主动压块6下移的距离，即只需对主动压块6向下踩踏很小的距离，即可驱动压电发电板一端向下弯曲较大的距离来实现人体动能到电能的能量转换，从而提高了压电发电板的压电转换效率。当人体踩踏结束释放主动压块6后，T型弹性杆5恢复到原来的形状，从动压块4和铜极板2脱离，当人体连续踩踏和释放主动压块6时，该压电发电组件可完成连续的压电发电过程。

由于上压板8的支撑限位作用，限制主动压块6和人体仅能向下移动0.3~1.5mm，距离较短，无踩空等不适感，且避免了人体和压电陶瓷的直接接触，保证压电陶瓷不被冲击破裂或损坏。与现有技术相比，该悬臂杠杆式压电发电组件具有结构简单、功率容量大、整机制造装配容易、成本低、压电转换效率高、压电陶瓷不易损坏破碎、踩踏时无踩空等不适感、对环境无污染、使用寿命长等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的前视图。

图3是本发明的系统结构示意图。

图4是本发明中上压板8的结构示意图。

图5是本发明中T型弹性杆5的结构示意图。

图6是本发明中B支撑板9的结构示意图。

图7是本发明中铜极板2的结构示意图。