[发明专利]一种基于杠杆原理及摩擦纳米发电的道路俘能装置

说明书

本发明涉及一种基于杠杆原理及摩擦纳米发电的道路俘能装置，包括杠杆支架、折纸基俘能结构、下基板、上基板、杠杆翘板和封装外壳，杠杆支架、折纸基俘能结构、下基板、上基板和杠杆翘板分别安装在封装外壳内，下基板固定在在杠杆支架的底部，上基板与杠杆支架转动连接，安装在杠杆支架的顶部，杠杆翘板安装在上基板的顶部，与杠杆支架转动相连，折纸基俘能结构安装在下基板与上基板之间，折纸基俘能结构顶面与上基板相连，底面与下基板相连。与现有技术相比，本发明具有机械能收集和转换效率高、输出电压高、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及用于道路能量收集利用技术领域，尤其是涉及一种基于杠杆原理及摩擦纳米发电的道路俘能装置。

背景技术

随着智能化路面的提出，道路环境中能量的供给是信息感知获取、集成处理以及综合服务的基础。为保证道路的自我维持，环境中太阳能、风能、热能、机械能的收集利用并将其转化为电能逐渐被提出。然而，在道路工程能量转换领域，除机械能以外的太阳能、热能和风能的采集易受到环境因素的影响和干扰，转换效率不易保证。另外，道路环境是机械能最为富集的场所之一，基于电磁感应、压电效应和热释电的能量转换方式已被广泛采用，但它们均具有能量转换效率低、频带窄以及信号灵敏度过大等缺陷。基于此，开路电压高、瞬时能量转换效率远高于压电、磁电等其他道路俘能装置的摩擦电纳米发电机近年来渐渐出现，但现已研究的摩擦纳米发电机大多需要对摩擦层表面适当的的化学、物理改性以提高转移电荷数量，往往这些处理都工艺复杂、成本较高、难以被大量应用。综上所述，能通过简单的方式来在较低频范围内实现道路机械能的有效收集利用，并将其转换为信号稳定的电能在道路工程领域具有较大的应用前景。

现有技术中的道路俘能装置，如中国专利CN204145333U公开的一种路面能量收集装置，包括箱体、密封圈、压板、阵列悬臂梁压电俘能器、振动块；所述振动块设置在箱体的中部；所述振动块与箱体的底部之间设置有压簧；所述阵列悬臂梁压电俘能器成对地设置在振动块上；所述阵列悬臂梁压电俘能器，包含悬臂梁；所述悬臂梁上设置有压电层；所述悬臂梁的末端设置有第一永磁铁；与第一永磁铁对应的箱体的内壁上设置有第二永磁铁；所述第一永磁铁与第二永磁铁相邻端的极性相同；所述压板与箱体通过密封圈封闭配合；所述压板的下表面压住振动块的上端。该专利中的路面能量收集装置虽然可以实现机械能向电能的转换，但是转换效率较低，装置的制造成本也较高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种机械能收集和转换效率高、输出电压高、成本低的基于杠杆原理及摩擦纳米发电的道路俘能装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于杠杆原理及摩擦纳米发电的道路俘能装置，所述的道路俘能装置包括杠杆支架、折纸基俘能结构、下基板、上基板、杠杆翘板和封装外壳；

所述的杠杆支架、折纸基俘能结构、下基板、上基板和杠杆翘板分别安装在封装外壳内；所述的下基板固定在在杠杆支架的底部；所述的上基板与杠杆支架转动连接，安装在杠杆支架的顶部；所述的杠杆翘板安装在上基板的顶部，与杠杆支架转动相连；所述的折纸基俘能结构安装在下基板与上基板之间；所述的折纸基俘能结构顶面与上基板相连，底面与下基板相连。

优选地，所述的杠杆支架的底部设有倒V型突起；所述的下基板和折纸基俘能结构的形状均与杠杆支架的形状相匹配，下基板贴合在杠杆支架的倒V型结构上，折纸基俘能结构贴合在下基板上。

更加优选地，所述的下基板包括第一弹性海绵板和第一亚克力板；所述的第一弹性海绵板和第一亚克力板均为倒V型结构；所述的第一亚克力板的一端与杠杆支架的倒V型结构贴合，另一端与第一弹性海绵板贴合；所述的第一弹性海绵板的另一端与折纸基俘能结构的底面贴合；

所述的上基板包括第二弹性海绵板和第二亚克力板；所述的第二亚克力板的一端与杠杆翘板贴合，另一端与第二弹性海绵板贴合；所述的第二弹性海绵板的另一端与折纸基俘能结构的顶面贴合。