一种基于拱形压电结构的发电地板的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于拱形压电结构的发电地板，包括底板、盖板两部分。所述底板上设置若干横梁和复合压电片单元；复合压电片单元由弹簧钢片和压电片组成，压电片对称粘结在弹簧钢片上下两面，弹簧钢片与压电片组成拱形结构；弹簧钢片通过活动支座与横梁衔接；盖板的底面间隔设置若干凸起与压电片的顶点接触，底板与盖板的四周通过橡胶密封。将该发电地板放置于路面下，其压电片与弹簧钢片组成的拱形结构具有良好的空间性能，大大减小了发电地板的厚底，同时利用拱形结构把作用力分散传递，提高了压电片的承载效能，不仅能承受行人的重量，也能承受车辆的重量，使发电地板能更好地适应不同的应用环境，拓宽了其应用领域，使用寿命长。
【专利说明】
一种基于拱形压电结构的发电地板
技术领域
[0001]本实用新型涉及压力发电技术领域，具体涉及一种基于拱形压电结构的发电地板。
【背景技术】
[0002]随着能源的日趋紧张和人们环境保护意识的日趋增强，如何节能环保的问题日益突出，清洁环保无污染能源的开发与利用备受世界各国的关注与重视。压电材料在外力的作用下，表面产生电荷的现象，称为压电效应，利用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，成本经济等优点，越来越受到各国研究人员的关注。
[0003]中国实用新型专利CN203602981U基于压电材料的发电地板，该发电地板所用的压电片在多次使用后，会发生塑性变形，则压电效果会有所下降。且装置的设计荷载一般为单一的人体，如果有车辆或者其他荷载，则会产生超出设计范围的变形，对压电材料会有损伤。因此设计一种能够耐久使用，并满足多种荷载条件的发电地板是很有意义的。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于拱形压电结构的发电地板，将该发电地板安装在路面下，其压电片与弹簧钢片的复合结构能够承受来自路面较大的荷载作用，不仅能够收集人踩踏、步行运动过程中产生的机械能，并可将车辆行驶过程中的机械能转化为电能。
[0005]实现本实用新型目的的技术方案是:
[0006]—种基于拱形压电结构的发电地板由底板、盖板两部分组成。所述底板上设置若干横梁和复合压电片单元;复合压电片单元由弹簧钢片和压电片组成，弹簧钢片以滑动支座方式与横梁衔接;盖板的底面间隔设置若干凸起与压电片的顶点接触，底板与盖板的四周通过橡胶密封。
[0007]所述底板包括横梁和复合压电片单元，横梁装在底板的上表面，两根设置在底板两边，三根设置在底板中间，把底板分成4个区域，在4个区域内安装若干复合压电片单元；复合压电片单元由弹簧钢片和压电片组成，压电片对称粘结在弹簧钢片上下两面，弹簧钢片与压电片组成拱形结构;弹簧钢片通过活动支座与横梁衔接。
[0008]所述盖板的底面设有等间距的凸起，凸起与底板上表面的压电片顶点接触，凸起起到传力体的作用，将盖板表面受到的荷载作用传递至复合压电片单元。
[0009]所述底板与盖板的四周通过橡胶密封，橡胶起到弹簧作用，当盖板受到荷载时，作用力使橡胶变形，带动盖板底面的凸起向下挤压压电片而产生电量。同时，橡胶能够缓冲行人与车辆踩踏的冲击力，保护压电片。
[0010]所述压电片由金属基板和压电材料粘结而成，金属基板形状为矩形，压电材料采用压电陶瓷或者复合压电材料，其形状为矩形，压电片是发电地板的核心元件，起到将机械能转化为电能的作用。
[0011]本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果:
[0012]1、本实用新型结构新颖，压电片与弹簧钢片组成拱形结构，把作用力分散传递，压力承受能力强，刚度较好，使发电装置能更好地适应不同的应用环境，拓宽了其应用领域，使用寿命长。
[0013]2、本实用新型通过利用压电材料的压电效应将机械能转化为电能，绿色环保，而且整体结构简单，使用方便，而且单面积内压电片陈列数量多，充分利用了发电装置中内部结构的空间，发电效率高，发电功率大。
[0014]3、本实用新型利用橡胶与弹簧钢片来控制压电片的形变，满足压电片最大形变量要求。
[0015]4、本实用新型利用拱形结构良好的空间性能，减小了发电地板的厚底。
[0016]5、本实用新型能做到完全密封，解决了发电装置安装在路面下的防水的问题。
【附图说明】
[0017]图1:为本实用新型的整体结构示意图。
[0018]图2:为本实用新型的底板结构不意图。
[0019]图3:为本实用新型的盖板结构示意图。
[0020]图4:为本实用新型的复合压电片单元结构示意图。
[0021]图5:为本实用新型的压电片结构示意图。
[0022]图中标号说明:1.底板，2.盖板，3.横梁，4.复合压电片单元，5.凸起，6.压电片，6-
1.金属基板，6-2.压电陶瓷，7.弹簧钢片，8.橡胶。
【具体实施方式】
[0023]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应该理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0024]参照图1至图5，一种基于拱形压电结构的发电地板，包括底板I和盖板2两部分;底板I材料为聚丙烯，长度为600mm，宽度为600mm，高度为10mm，底板I的上表面设有横梁3和若干复合压电片单元4，五根横梁3安装在底板I的上表面，两根设置在底板I的两边，三根设置在底板I的中间，把底板I分为4个区域，在这4个区域内按照等间距设置，每两根横梁3之间安装9个复合压电片单元4，在底板I上方共计安装36个复合压电片单元4，复合压电片单元4以活动支座方式与横梁3链接;盖板2的材料为聚丙烯，长度为600mm，宽度为600mm，高度为10mm，盖板2的底面等间距设置凸起5，凸起5长度为50mm，宽度为15mm，高度为5mm，凸起5与压电片6的顶点接触，凸起5起到传力体的作用，将盖板2表面受到的荷载传递至复合压电片单元4;底板I与盖板2的四周通过橡胶8密封，橡胶8不仅有密封作用，同时起到弹簧的作用，能够缓冲行人与车辆荷载，保护压电片。
[0025]复合发电片4由弹簧钢片7和压电片6粘结而成，压电片6对称粘结在弹簧钢片7的上下两面，压电片6和弹簧钢片7组成拱形结构，一方面利用拱形结构良好的空间性能，大大减小了发电地板的厚底，同时利用拱形结构把作用力分散传递，提高了压电片的承载效能，不仅能承受行人的重量，也能承受车辆的重量，使发电装置能更好地适应不同的应用环境，拓宽了其应用领域，使用寿命长。
[0026]压电片6由金属基板6-1和压电陶瓷6-2两部分组成，金属基板6-1长度为73mm，宽度为38mm，厚度为0.4mm，压电陶瓷6-2长度为50mm，宽度为35mm，厚度为0.2mm。压电片是发电地板的核心元件，起到将机械能转化为电能的作用。
[0027]其工作过程为:将该实用新型放置路面下，所述盖板2在人体和车辆的荷载作用下，向下运动并压缩橡胶8，设置在盖板2底面的凸起5因此向下挤压复合压电片单元4，复合压电片单元4受到凸起5的挤压后产生变形，粘结在其上下两面的压电片6亦产生形变进而产生电量;当人体和车辆荷载消失后，橡胶8由于弹性作用恢复原状，带动盖板2与其底面的凸起5向上移动，此时复合压电片单元4不再受到凸起5的挤压，弹簧钢片7因为弹性恢复桥拱状，再一次使得粘结其上下两面的压电片6变形产生电量。
【主权项】
1.一种基于拱形压电结构的发电地板，其特征在于:一种基于拱形压电结构的发电地板由底板、盖板两部分组成;所述底板的上表面设置若干横梁和复合压电片单元;复合压电片单元由弹簧钢片和压电片组成，弹簧钢片以滑动支座方式与横梁衔接;盖板的底面间隔设置若干凸起与压电片的顶点接触，底板与盖板的四周通过橡胶密封。2.根据权利要求1所述的发电地板，其特征在于:所述底板包括横梁和复合压电片单元，横梁装在底板的上表面，两根设置在底板两边，三根设置在底板中间，把底板分成4个区域，在4个区域内安装若干复合压电片单元;复合压电片单元由弹簧钢片和压电片组成，压电片对称粘结在弹簧钢片上下两面，弹簧钢片与压电片组成拱形结构，弹簧钢片通过活动支座与横梁衔接。3.根据权利要求1所述的发电地板，其特征在于:所述盖板的底面设有等间距的凸起，凸起与底板上表面的压电片顶点接触，凸起起到传力体的作用，将盖板表面受到的荷载作用传递至复合压电片单元。4.根据权利要求1所述的发电地板，其特征在于:所述底板与盖板的四周通过橡胶密封，橡胶起到弹簧作用，当盖板受到荷载时，作用力使橡胶变形，带动盖板底面的凸起向下挤压压电片而产生电量;同时，橡胶能够缓冲行人与车辆踩踏的冲击力，保护压电片。
【文档编号】H02N2/18GK205444795SQ201620002796
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年1月5日
【发明人】龚玲艳, 张宏雨
【申请人】长沙理工大学