自行车脚踏板压电发电装置的制作方法

本发明涉及使用压电材料发电领域，特别是一种自行车脚踏板压电发电装置。

背景技术：

CN200810063234.5号披露了一种自行车LED压电发电照明装置，包括设置在自行车受压部位的压电发电装置和安装在自行车身上、且与压电发电装置相连接的LED灯；压电装置包括基板和固定在基板上的压电陶瓷片。该专利申请中所述的自行车受压部位指的是自行车座下方的两侧弹簧之间和脚踏板表面。该自行车LED压电发电照明装置的缺点在于：压电陶瓷片安装在脚踏板表面，靠脚踏板的形变来使压电陶瓷片发电，当脚踏板形变程度小或者踩踏的部分偏离压电陶瓷片较远时，压电陶瓷片的机械能转化为电能的转化率很低，存在无法高效收集自行车人力踩踏的能量的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够高效收集自行车人力踩踏能量的自行车脚踏板压电发电装置。

自行车脚踏板压电发电装置，其特征在于，压电发电装置安装于脚踏板的转轴上，压电发电装置由至少一个压电发电单元组成，压电发电单元包括固定块和压电片,压电片通过导线与能量转换-储存机构连接，固定块与沿转轴的轴向键连接，压电片一端与固定块固定，另一端为自由端；脚踏板上具有能与压电片接触的凸起，该凸起的表面呈圆弧过渡。

在骑自行车时，脚踏板基本不动，转轴转动。压电片一端与转轴固定，因此压电片跟随转轴转动。且压电片一端固定、另一端自由形成悬臂梁，当凸起轻触压电片时，压电片发生形变并被激励振动产生正压电效应，进而压电发电。

进一步，压电发电单元有多个，压电片沿转轴圆周阵列；脚踏板上有多个凸起，凸起的数量与压电片的数量相同，凸起的位置与压电片的位置对应。凸起的位置与压电片的位置对应指的是：所有凸起同时与各自对应的压电片接触或分离。因此，在转轴转动时，多个压电片同时被挤压、激励振动，大大增加了发电量。

进一步，固定块为一铁块，转轴上开设容纳槽，铁块嵌入容纳槽内并与容纳槽过盈配合，铁块的外露面开设插槽，压电片一端固定于插槽内。

进一步，压电片通过螺钉固定在铁块的插槽内，压电片与插槽的槽壁有间隙。

本发明根据自行车脚踏板与转轴有相对转动，压电片固定于转轴上，脚踏板设置能够轻触压电片的凸起，凸起采用圆弧过渡，因此凸起的厚度连续均匀变化。转动时，压电片与凸起发生挤压，当到达凸起的最厚位置时，此时挤压力最大，随着转轴的转动，凸起的厚度逐渐减少直到回到自然状态，这个过程往复循环，达到发电的效果。

本发明的优点在于：

1、脚踏板上的凸起数量和转轴上的压电片数量相同且位置对应，所有凸起同时引起各个压电片的压电效应，能大大的增加发电量，从而保证稳定的供电。

2、由于根据压电片的受压发电原理，脚踏板转动时能，脚踏板法向向内挤压，安装铁块为过盈配合安装，所以能保证安装铁块不易于脱落，从而保证了本装置结构的稳定性。

3、装置无论正转还是反转都是可以流畅运行，都可以进行发电进行储存，不影响用户使用习惯。

附图说明

图1是本发明的纵截面示意图。

图2是压电片安装在固定块上的示意图。

图3是压电片通过固定块安装在转轴上的示意图。

图4是本发明的横截面示意图。

具体实施方式

如图1和图4所示，自行车脚踏板压电发电装置，压电发电装置安装于脚踏板5的转轴1上，压电发电装置由至少一个压电发电单元组成，压电发电单元包括固定块3和压电片4,压电片4通过导线与能量转换-储存机构连接，固定块3与沿转轴1的轴向键连接，压电片4一端与固定块3固定，另一端为自由端；脚踏板5上具有能与压电片4接触的凸起6，该凸起6的表面呈圆弧过渡。

如图2所示，固定块3为一铁块，转轴1上开设容纳槽，铁块嵌入容纳槽内并与容纳槽过盈配合，铁块的外露面开设插槽，压电片4一端固定于插槽内。压电片4通过螺钉7固定在铁块的插槽内，压电片4与插槽的槽壁有间隙。

脚踏板5与转轴1发生相对转动，压电片4随轴转动，压电片4受到轻触或挤压发电。

如图3所示，固定块3与容纳槽过盈配合，因此不用考虑固定块3（铁块）的装配，此处过盈配合较大，以增强它的抗弯曲强度。叠堆式压电片4安装于铁块（固定块3）的插槽中，用压紧螺钉7固定，且压紧螺钉7固定略松，使压电片4与插槽的槽壁之间有间隙，以防止在高速转动的时候，压电片4因为连续高速振动而断裂，每个压电片4的电极面通过导线连接于能量转换-储存机构。

当人在骑行自行车时，由于脚踏板5被人踩住，曲柄在转动，从而脚踏板5的转轴1在不停的转动。当转轴1在转动时，固定块3和压电片4跟随转轴1转动。由于压电片4轻触到脚踏板5上的凸起6，脚踏板5和凸起6不转动，所以当压电片4接触到脚踏板5时，压电片4发生变形，从而产生正压电效应，进而压电发电。当压电片4经过凸起6时，由于压电片4有弹性，从而保持变形状态。当压电片4离开凸起6时，压电片4恢复形变，紧接着又触到下一个凸起6，又发生一次变形且保持变形状态，如此，将转轴1的转动机械能转换为压电片4的形变机械能，从而激发压电片4的压电效应，将转动机械能转化为电能。最后将压电片4的电极面通过导线连接至能量转换-存储机构，供负载使用。

凸起6采用厚度连续均匀变化的圆弧过渡。转动时，压电片4与凸起6发生挤压，当到达凸起6的最厚位置时，此时挤压力最大，随着转轴1的转动，凸起6的厚度逐渐减少直到回到自然状态，这个过程往复循环，达到发电的效果。

压电发电单元有多个，压电片4沿转轴1圆周阵列；脚踏板5上有多个凸起6，凸起6的数量与压电片4的数量相同，凸起6的位置与压电片4的位置对应。凸起6的位置与压电片4的位置对应指的是：所有凸起6同时与各自对应的压电片4接触或分离。因此，在转轴1转动时，多个压电片4同时被挤压、激励振动，大大增加了发电量。如图3和4所示，压电发电单元有8个。一辆自行车有两个脚踏板5就能安装16个压电片4发电，能大大的增加发电量，从而保证稳定的供电。

如图4所示，凸起6为对称的圆弧形，因此转轴1无论是顺时针旋转还是逆时针旋转，都同样对压电片4进行挤压激振，使压电片4产生正压电效应，达到压电发电的目的。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对本发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。