[发明专利]一种以压电堆栈为基础的低频碰撞模式足底能量收集器

说明书

本发明公开一种以压电堆栈为基础的低频碰撞模式足底能量收集器，涉及机械工程领域，包括矩形结构的底板和上板，底板上的四个角位置处对称固定设置有四个支撑台，上板上对称穿设有四个螺杆，螺杆底部固定设置于支撑台上，螺杆上套设有支撑弹簧，支撑弹簧位于上板和支撑台之间；底板上活动设置有黄铜振子，黄铜振子一端开设有倾斜向下的第一斜面，另一端通过主弹簧连接有压电能量收集模块；上板一端通过螺栓固定连接有黄铜撞子，黄铜撞子位于黄铜振子上方，黄铜撞子一端开设有第二斜面，第二斜面与第一斜面能够配合接触连接。本发明能够以压电堆栈为基础，采用低频碰撞模式将足底环境中较低频率的能量，获得较高的电能输出。

技术领域

本发明涉及机械工程技术领域，特别是涉及一种以压电堆栈为基础的低频碰撞模式足底能量收集器。

背景技术

压电能量收集器(PEH)是一种能够将机械能转换为电能的有效装置。其采用压电材料作为能量转换的装置，具有功率密度大、易于安装的特性。此外，传统能源(比如化学电池)具有许多缺点，比如使用寿命受限、污染环境等缺陷，其会在当今快速发展的工业环境中被进一步被放大。为了弥补这些缺点，从周围环境中收集能量变成了人们研究的一个前沿热点，在近几十年来广受青睐。

人体足部运动一般来说是低于10赫兹的低频振动，其中蕴藏有大量的振动能量可供收集。但是，现阶段大部分能量收集器的目标工作区间都是数十赫兹到数百赫兹的中高频区间，因为在此区间下能量收集器工作效率更优。因此，设计一种能量收集器，可以进行调频，来完成低频振动向高频振动的转化，是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种以压电堆栈为基础的低频碰撞模式足底能量收集器，以解决上述现有技术存在的问题，能够以压电堆栈为基础，采用低频碰撞模式将足底环境中较低频率的能量，获得较高的电能输出。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种以压电堆栈为基础的低频碰撞模式足底能量收集器，包括矩形结构的底板和上板，所述底板上的四个角位置处对称固定设置有四个支撑台，所述上板上对称穿设有四个螺杆，所述螺杆底部固定设置于所述支撑台上，所述螺杆上套设有支撑弹簧，所述支撑弹簧位于所述上板和支撑台之间；所述底板上活动设置有黄铜振子，所述黄铜振子一端开设有倾斜向下的第一斜面，另一端通过主弹簧连接有压电能量收集模块；所述上板一端通过螺栓固定连接有黄铜撞子，所述黄铜撞子位于所述黄铜振子上方，所述黄铜撞子一端开设有第二斜面，所述第二斜面与所述第一斜面能够配合接触连接。

可选的，所述压电能量收集模块包括固定设置于底板上的力放大器，所述力放大器为内部中空的菱形结构，所述力放大器内嵌设有压电堆栈，所述力放大器一端与所述主弹簧固定连接，所述力放大器与所述主弹簧连接一端的侧壁为弹性结构。

可选的，所述底板远离所述黄铜振子一端的两个所述支撑台之间固定连接有挡板，所述力放大器一端与所述挡板固定连接，另一端固定安装有弹簧卡座，所述弹簧卡座与所述主弹簧一端固定连接，所述主弹簧另一端与所述黄铜振子固定连接。

可选的，所述底板上开设有两条滑道，所述黄铜振子底部活动安装有两个与所述活动凹槽位于同一竖直平面内的铜球，所述铜球底部滚动设置于所述滑道内。

可选的，所述压电堆栈包括多层堆叠的压电片，每一层所述压电片之间的通过并联连接。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：