一种自行车避震坐垫发电方法及避震坐垫发电装置与流程

本发明涉及新能源领域，具体涉及一种自行车避震坐垫发电方法，及实施该方法的避震坐垫发电装置。

背景技术：

车辆在运行过程中经常上下颠簸震动，也产生了震动的能量，以往人们都是在车辆上安装了弹簧或避震坐垫，以减缓车辆颠簸带来的不适，但是，并不能有效的利用车辆震动的能量，当前，环保和能源问题已经成为世界性问题，因此，一种既环保又节能，并可以将车辆运行过程中上下震动产生的机械能转变成电能的装置就被提出。

现在有一些利用车辆震动的技术来发电，但是一般都是通过震动带动飞轮，切割磁感线，将震动的机械能转换为电能，零部件多，结构复杂，维修麻烦，而且由于车辆在行驶过程中震动频繁，并不能稳定发电。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种自行车避震坐垫发电方法，解决目前采用震动带动飞轮切割磁感线发电，发电不稳定的问题，本发明还提供实施发电方法的避震坐垫发电装置，解决由于在避震坐垫上安装发电组件，使得避震坐垫不能正常避震及由于压力发电片受到的压力面积大，不能很好的接收压力势能的问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种自行车避震坐垫发电方法，其包括以下步骤：

(1)设置避震坐垫，该避震坐垫包括避震弹簧；

(2)于避震弹簧上端设置双层钢板；

(3)于双层钢板之间设置压力发电组件；该压力发电组件包括设于双层钢板之间四周的多个支撑弹簧，及设于双层钢板之间的至少一个压力发电片；且支撑弹簧的总弹性系数小于避震弹簧的弹性系数；

(4)设置蓄能组件，该蓄能组件与压力发电组件电联接；

(5)自行车行驶过程中，避震坐垫伸缩缓冲路面的震动，并向压力发电组件传递压力势能，支撑弹簧也随之伸缩往复运动，在支撑弹簧被压缩时，压力发电片受到双层钢板的压力，产生电流，电流经过处理后对蓄能组件进行蓄能，从而实现发电。

所述压力发电片下部均匀设有四个下垫脚，于压力发电片上部中间设有一个上垫脚。

所述蓄能组件包括整流电路、稳压电路和蓄电池，且其还连接有一USB插口，在需要充电时候，把用电器插上USB插口，即可充电；所述蓄能组件与压力发电组件电包裹在坐垫里面，防止爆晒和尘埃，坐垫里面设置防水布，防止蓄能组件与压力发电组件进水；USB充电插口设置在坐垫外面；USB插口带有防水罩，充电时候拔开；充电完毕后插回USB插口，防水防尘。

所述压力发电片包括压电陶瓷和基板，所述压电陶瓷的制备方法包括以下步骤：

(1)按如下重量份数预备各组分：

(2)将步骤(1)的陶瓷粉体、丙烯酰胺、交联剂、分散剂和碳化硅，在转速为1000r/min条件下，进行球磨3～4小时，得到陶瓷浆料；

(3)向步骤(2)所得到的陶瓷浆料中加入戊酸，并在400r/min条件下，继续球磨2小时；

(4)向步骤(3)中加入催化剂和引发剂，进行搅拌发泡，得到陶瓷泡沫浆料；

(5)将步骤(4)中的陶瓷泡沫浆料注入模具中，并加入固化剂和黏结剂，进行固化，然后置于50℃烘箱内干燥12小时，然后进行高温烧结，得到压电陶瓷。

所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺；所述分散剂为阿拉伯树胶；所述催化剂为：N,N,N’,N’-四甲基乙二胺；所述引发剂为过硫酸铵；所述固化剂为氯化钙；所述黏结剂为聚乙烯醇PVA。

一种实施所述方法制备的避震坐垫发电装置，其包括避震坐垫，该避震坐垫包括避震弹簧；于避震弹簧上端设有双层钢板；于双层钢板之间设有压力发电组件；所述压力发电组件包括设于双层钢板之间四周的多个支撑弹簧，及设于双层钢板之间的至少一个压力发电片；且支撑弹簧的总弹性系数小于避震弹簧的弹性系数；蓄能组件，该蓄能组件与压力发电组件电联接。

所述避震坐垫下端连接车体底盘，所述双层钢板上端连接车身架。

所述压力发电片下部均匀设有四个下垫脚，于压力发电片上部中间设有一个上垫脚。

所述压力发电片包括压电陶瓷和基板，发电陶瓷电连接为正极，基板电连接为负极。

所述蓄能组件包括整流电路、稳压电路和蓄电池，且其还连接有一USB插口，在需要充电时候，把用电器插上USB插口，即可充电；所述蓄能组件与压力发电组件电包裹在坐垫里面，防止爆晒和尘埃，坐垫里面设置防水布，防止蓄能组件与压力发电组件进水；USB充电插口设置在坐垫外面；USB插口带有防水罩，充电时候拔开；充电完毕后插回USB插口，防水防尘。

双层钢板四周边缘相对设有通孔，所述双层钢板通过螺丝固定。

压力发电片先以并排方式合适铺满在钢板夹层的下方钢板上面，然后通过上下叠加的方式内置在钢板夹层中，压力发电片电连接，电连接为并联或者串联。

本发明压力发电片选择用双晶矩形压电发电片，并联型，正反两面陶瓷用导线接到一起引出一个电极，铜板引出一个电极。只要双晶矩形压电发电片表面受到挤压或者其表面应力变化，即可产生电流，双晶矩形压电发电片具体参数如下：

①悬臂支撑，自由端最大变形量7mm；

②简支支承，中间位置最大位移量3mm；

③电压输出值：0<U<10V；电流输出值：0<I<2mA。

由于避震坐垫产生压力势能足够大，并且双晶矩形压电发电片的表面结构使用了应力集中设计，所以使每块双晶矩形压电发电片受压时候都是满负荷输出，所以每块双晶矩形压电发电片每次受压电压输出值：U＝10V；电流输出值：I＝2mA。

本发明的有益效果是：本发明通过在自行车避震坐垫处设置发电装置，采用压力发电片，通过自行车在行驶过程中产生的震动，触发压力发电片产生电流，从而实现发电；本发明通过在避震坐垫上端设置双层钢板，并将压力发电片设于双层钢板之间，从而能够有效减小对避震坐垫的影响，本发明还通过在压力发电片上下表面设置垫脚，从而能够更好的将压力势能转化为电能。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明压力发电片结构示意图；

图3为在自行车上使用状态结构示意图。

图中：1.避震弹簧 2.双层钢板 3.支撑弹簧 4.压力发电片

5.下垫脚 6.上垫脚 7.压电陶瓷 8.基板 9.避震坐垫

10.皮质坐垫

具体实施方式

实施例：参见图1至图3，本实施例提供一种自行车避震坐垫发电方法，其包括以下步骤：

(1)设置避震坐垫9，该避震坐垫9包括避震弹簧1；

(2)于避震弹簧1上端设置双层钢板2；

(3)于双层钢板2之间设置压力发电组件；该压力发电组件包括设于双层钢板之间四周的多个支撑弹簧3，及设于双层钢板2之间的至少一个压力发电片4；且支撑弹簧3的总弹性系数小于避震弹簧1的弹性系数；

(4)设置蓄能组件，该蓄能组件与压力发电组件电联接；

(5)自行车行驶过程中，避震坐垫伸缩缓冲路面的震动，并向压力发电组件传递压力势能，支撑弹簧也随之伸缩往复运动，在支撑弹簧被压缩时，压力发电片受到双层钢板的压力，产生电流，电流经过处理后对蓄能组件进行蓄能，从而实现发电。

所述压力发电片4下部均匀设有四个下垫脚5，于压力发电片4上部中间设有一个上垫脚6。

所述蓄能组件包括整流电路、稳压电路和蓄电池，且其还连接有一USB插口，在需要充电时候，把用电器插上USB插口，即可充电；所述蓄能组件与压力发电组件电包裹在坐垫里面，防止爆晒和尘埃，坐垫里面设置防水布，防止蓄能组件与压力发电组件进水；USB充电插口设置在坐垫外面；USB插口带有防水罩，充电时候拔开；充电完毕后插回USB插口，防水防尘。

所述压力发电片包括压电陶瓷7和基板8，所述压电陶瓷7的制备方法包括以下步骤：

(1)按如下重量份数预备各组分：

(2)将步骤(1)的陶瓷粉体、丙烯酰胺、交联剂、分散剂和碳化硅，在转速为1000r/min条件下，进行球磨3～4小时，得到陶瓷浆料；

(3)向步骤(2)所得到的陶瓷浆料中加入戊酸，并在400r/min条件下，继续球磨2小时；

(4)向步骤(3)中加入催化剂和引发剂，进行搅拌发泡，得到陶瓷泡沫浆料；

(5)将步骤(4)中的陶瓷泡沫浆料注入模具中，并加入固化剂和黏结剂，进行固化，然后置于50℃烘箱内干燥12小时，然后进行高温烧结，得到压电陶瓷。

所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺；所述分散剂为阿拉伯树胶；所述催化剂为：N,N,N’,N’-四甲基乙二胺；所述引发剂为过硫酸铵；所述固化剂为氯化钙；所述黏结剂为聚乙烯醇PVA。

一种实施所述方法制备的避震坐垫发电装置，其包括避震坐垫9，该避震坐垫9包括避震弹簧1；于避震弹簧1上端设有双层钢板2；于双层钢板2之间设有压力发电组件；所述压力发电组件包括设于双层钢板2之间四周的多个支撑弹簧3，及设于双层钢板2之间的至少一个压力发电片4；且支撑弹簧3的总弹性系数小于避震弹簧1的弹性系数；蓄能组件，该蓄能组件与压力发电组件电联接。

所述避震坐垫9下端连接车身架，所述双层钢板2上端连接皮质坐垫10。

所述压力发电片4下部均匀设有四个下垫脚5，于压力发电片上部中间设有一个上垫脚6。

所述压力发电片4包括压电陶瓷7和基板8，发电陶瓷7电连接为正极，基板电连接为负极。

所述蓄能组件包括整流电路、稳压电路和蓄电池，且其还连接有一USB插口，在需要充电时候，把用电器插上USB插口，即可充电；所述蓄能组件与压力发电组件电包裹在坐垫里面，防止爆晒和尘埃，坐垫里面设置防水布，防止蓄能组件与压力发电组件进水；USB充电插口设置在坐垫外面；USB插口带有防水罩，充电时候拔开；充电完毕后插回USB插口，防水防尘。

双层钢板2四周边缘相对设有通孔，所述双层钢板通过螺丝固定。

以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例，并非用以局限本发明的专利范围，故凡运用本发明说明书内容所作的等效步骤及结构变化，均包含在本发明的保护范围内。