[发明专利]一种利用正压电效应的组合结构式人行路面压电单元

说明书

本发明公开利用正压电效应的新型组合结构式人行路面压电单元，包括下层底板和上层盖板，压电主体单元和线路转接板设置于下层底板上并由上层盖板覆盖；下层底板上、凹型槽以内开设有多个均匀分布的载装槽，载装槽包围的中心具有线路转接板安装槽；单元槽中具有圆环槽，线路转接板设置于线路转接板安装槽中，压电换能器包括压电陶瓷单元，压电陶瓷单元安装于圆形单元槽中，压电陶瓷单元上端设置有硅胶垫片。此压电单元利用人们在钢化玻璃上踩踏产生的振动，通过硅胶垫片传递到压电换能器，产生轻微的挠度，达到发电的效果。踩踏瞬间可产生相当大的电能，足以点亮100个3v，20mA的led灯，本发明可应用于小型商铺的led灯箱供电和大型商场的指示牌供电等。

技术领域

本发明涉及一种利用正压电效应的新型组合结构式人行路面压电单元，其主要基于正压电效应可将机械能转化成电能的机理，利用人们走路时踩踏压电单元产生的振动，经一系列传递引起压电换能器产生微小形变而产生电能，达到发电的效果，属于新能源、新结构式压电单元设计领域。

背景技术

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，是国民经济发展的命脉。纵观人类的能源史，世界各国都经历了柴薪时期、化石能源时期，并将逐步发展到可再生能源时期。目前，全球一次能源以可预见耗竭的石化能源为主的能量供应现状，迫切要求加速可再生能源的发展。人类生存的物质环境中广泛存在着大量可再生的环境能量，如风能、水能、太阳能、生物质能等，路面产生的振动能量也是其中的一种。

相比于其它清洁能源，振动产生的能量有其独特的优势。与太阳能相比，它不受天气影响，且能量转换效率更高，太阳能为30%，而振动能可达到70%；与地热能相比，它没有固有的温差限制，而地热能只有在温差达到10度以上才能形成能量的转化；相比于风力发电，振动能没有选址要求，任意一条路上都存在着大量的振动能量。

近年来国家交通运输部从实际出发，结合现阶段发展趋势，集中力量推动综合交通、智能交通、绿色交通和安全交通的发展。鉴于绿色交通的发展，人们在日常生活中行走步数大大增加，人与地面接触更加频繁，存在着大量的能量传递，以良好的机电转换效率为基础，作为一种潜在、规模可观、可再生的清洁能源，人行路面压电单元有着巨大的应用前景。

压电转化技术的快速发展，使压电能量收集的研究逐渐走上了热门，正压电效应的高转换效率，可以使微小的振动产生可观的电能。通过对压电单元的重新设计，将压电换能器埋置于压电单元之内，仅仅通过人的踩踏就可发电，是一种清洁的、具有很好发展前景的供能方式。

市面上存在的许多压电单元，造价昂贵且结构单一，还存在发电量不足等情况，大部分是因为不能充分达到换能器的形变量，能量利用不足导致的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用正压电效应的新型组合结构式人行路面压电单元，该压电单元给换能器的成本更低，且提供了很大的形变空间，全截面均匀受力，使换能器达到最高的能量转换效率。

为此，本发明提供的一种利用正压电效应的新型组合结构式人行路面压电单元，包括下层底板和上层盖板，压电主体单元和线路转接板设置于下层底板上并由上层盖板覆盖；所述下层底板四周具有凹型槽，凹形槽中设置有粘合填充物支承和密封所述下层底板和上层盖板，所述下层底板上、凹型槽以内开设有多个均匀分布的载装槽，载装槽包围的中心具有线路转接板安装槽；所述压电主体单元包括载装板、压电换能器、单元电路板和硅胶垫片，所述载装板上设置有8个圆形单元槽，单元槽中具有圆环槽，所述载装板中心具有单元电路板安装槽，所述圆形单元槽均带有直线与所述单元电路板安装槽连通的连接槽，所述载装板安装于所述载装槽中，线路转接板设置于线路转接板安装槽中，所述压电换能器包括压电陶瓷单元，压电陶瓷单元安装于圆形单元槽中，所述压电陶瓷单元上端设置有所述硅胶垫片，所述单元电路板设置于单元电路板安装槽中。