[实用新型]一种基于压电材料的模块化发电地板

说明书

技术领域

本实用新型涉及新型能源技术领域，特别是涉及新能源中基于压电陶瓷材料技术领域，具体为一种基于压电材料的模块化发电地板。

背景技术

随着人类发展加快，能源短缺问题和环境污染日益凸显，因此人们将目光转向了新型清洁能源，用以替代化石燃料。压电材料可用于收集身边的振动能并加以利用，人们每天都在行走，假若能够将行走产生的能量收集起来，那将是一个非常庞大的数字。与太阳能能量收集相比，压电材料收集能量不受天气影响，同时，压电材料制成的换能器具有输出电压峰值高、结构简单、体积小、易于满足集成化要求、无需外加偏置等特点，并且不产生噪声，不受电磁干扰，所以压电能量收集器受到了越来越多的关注。

现在已有的压电地板结构主要有悬臂梁形换能器、钹型换能器，悬臂梁形换能器机械传动装置较复杂，成品装置体积大，而钹型换能器达到一定形变所需的外力较大，不易于响应人们行走过程中所产生的激励。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于压电材料的模块化发电地板，可收集人们行走、奔跑、跳跃所产生的振动能并转变为电能加以储存或直接输出。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种基于压电材料的模块化发电地板，包括：底板，由第一方形板和环绕于所述第一方形板四周并带有一缺口的第一围护板构成；顶板，由第二方形板和环绕于所述第二方形板四周并带有一缺口的第二围护板构成；多个压电模块，堆叠于所述底板和所述顶板之间，每一个所述压电模块包括基板、设置于所述基板的表面的电路板、粘贴于所述电路板的表面并通过形变产生电压以供所述电路板输出的片状压电单元、连接于上下两个压电单元之间并粘贴于上方压电单元底部或连接于最上面的压电单元和所述顶板之间并粘贴于顶板底部的位移传递装置。

优选地，所述基板和所述电路板均开有大小相同的通孔，所述压电单元与所述通孔同心放置。

优选地，所述压电单元由直径大于所述通孔的直径的圆形铜片和装设于所述圆形铜片上表面并且与所述圆形铜片同心粘合的圆形陶瓷片构成。

优选地，所述陶瓷片为PZT陶瓷片。

优选地，所述基板和所述电路板上的通孔数量与所述压电单元的数量相同。

优选地，所述铜片通过焊圈与所述电路板连接；所述陶瓷片通过漆包线焊接于所述电路板上。

优选地，所述基板的底面开设有承载漆包线的直线槽。

优选地，所述电路板为双面PCB印制电路板，所述电路板通过导线将同一个压电模块内的多个压电单元分组并联并再将各组压电单元并联形成并联电路，所述电路板一侧设置有与所述每个并联电路相连的整流输出电路。

优选地，所述位移传递装置为丁腈橡胶构成的圆柱。

优选地，所述底板、所述顶板以及所述基板均为FR-4环氧树脂板。

如上所述，本实用新型的一种基于压电材料的模块化发电地板，具有以下有益效果：

本实用新型采用的压电模块紧密堆积，在受压过程中基板不随着顶板向下的位移而下降，因此位移的传递在压电单元之间传递，保证了压电单元的应变、输出电压峰值以及相位的一致性，提高了输出效率。同时，片状压电单元响应更加迅速灵敏，更加适合在保证行走舒适度的前提下，人行道中收集人们行走、奔跑以及跳跃产生的振动能。

附图说明

图1显示为本实用新型的一种基于压电材料的模块化发电地板的整体结构示意图。

图2显示为本实用新型的一种基于压电材料的模块化发电地板的底板的结构示意图。

图3显示为本实用新型的一种基于压电材料的模块化发电地板的顶板的结构示意图。

图4显示为本实用新型的一种基于压电材料的模块化发电地板的压电模块(包括基板和电路板)结构示意图。

图5显示为本实用新型的一种基于压电材料的模块化发电地板的压电模块堆叠内剖面E-E示意图。

图6显示为本实用新型的一种基于压电材料的模块化发电地板的压电单元和位移传递装置连接示意图。

图7显示为本实用新型的一种基于压电材料的模块化发电地板的电路板结构示意图。

图8显示为本实用新型的一种基于压电材料的模块化发电地板的电路板内电路示意图。

元件标号说明

1   顶板

2   压电模块

3   底板

4   基板

5   电路板

6   位移传递装置

7   压电单元

8   铜片

9   陶瓷片