压电陶瓷纤维发电系统、发电鞋和发电轮胎技术方案

本发明专利技术提供了一种压电陶瓷纤维发电系统、发电鞋和发电轮胎，涉及压电回收转化技术领域。该压电陶瓷纤维发电系统包括压电陶瓷纤维驱动器、电能收集系统、电能存储系统和电能使用系统；压电陶瓷纤维驱动器包括压电陶瓷纤维复合材料；电能收集系统与压电陶瓷纤维驱动器电连接、用于收集压电陶瓷纤维复合材料产生的电能；电能存储系统与电能收集系统电连接、用于存储电能收集系统收集的电能；电能使用系统与电能存储系统电连接、用于利用电能存储系统存储的电能工作。该压电陶瓷纤维发电系统能够利用压电陶瓷纤维复合材料形变产生电能，并最终供其他电器设备使用，从而有效地将废弃的机械能转化为电能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及压电回收转化
，具体而言，涉及一种压电陶瓷纤维发电系统、发电鞋和发电轮胎。
技术介绍
日常生活中，人在运动时，例如走动或跑步时，鞋子的底部会发生弯曲产生机械能。此外，对于一些运动部件，其在工作过程中也会产生机械能，例如，车辆轮胎在转动过程中会发生变形，会产生机械能。不论是鞋子还是轮胎产生的机械能会白白的流失在空气中。也就是说，现有的鞋子和轮胎等运动部件都未能收集、利用其产生的机械能，导致了能量的浪费。因此，设计一种能够自动收集、利用由于部件弯曲变形产生的机械能而发电的系统是目前急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种压电陶瓷纤维发电系统、发电鞋和发电轮胎，其旨在解决现有的鞋子或轮胎或其他运动部件不能自动收集、利用其自身产生的机械能而发电的技术问题。本专利技术提供的一种技术方案：一种压电陶瓷纤维发电系统包括压电陶瓷纤维驱动器、电能收集系统、电能存储系统和电能使用系统；所述压电陶瓷纤维驱动器包括压电陶瓷纤维复合材料、第一电极、第二电极、第一接头和第二接头；所述第一电极与所述第二电极间隔绝缘设置在所述压电陶瓷纤维复合材料的一侧；所述第一接头和所述第二接头间隔绝缘设置在所述压电陶瓷纤维复合材料的另一侧；所述电能收集系统分别与所述第一接头和所述第二接头电连接、用于收集所述压电陶瓷纤维复合材料产生的电能；所述电能存储系统与所述电能收集系统电连接、用于存储所述电能收集系统收集的电能；所述电能使用系统与所述电能存储系统电连接、用于利用所述电能存储系统存储的电能工作。进一步的，所述压电陶瓷纤维复合材料包括压电陶瓷和纤维材料；所述压电陶瓷纤维复合材料由所述纤维材料与粉末状的所述压电陶瓷复合而成；所述压电陶瓷纤维驱动器还包括树胶载体，所述树胶载体用于支撑所述压电陶瓷纤维复合材料。进一步的，所述电能收集系统包括半导体、电容器和调节器；所述半导体包括四个连接端，所述半导体相对的两个所述连接端分别与所述第一接头和所述第二接头电连接；所述半导体的另外两个所述连接端分别与所述调节器的两端电连接；所述电容器的两端分别与所述调节器的两端电连接；所述调节器的两端与所述电能存储系统电连接。进一步的，所述电能存储系统为电池块；所述电池块包括正极和负极；所述正极和所述负极与所述电能使用系统电连接。进一步的，所述电能使用系统包括电路元件、压控开关和USB接口；所述电路元件、所述压控开关和所述USB接口串联连接在所述电能存储系统的两端。进一步的，所述压控开关包括按压板、支撑板、弹簧、连接柱、针尖接头、开关盒和连接端；所述按压板与所述支撑板间隔平行设置；所述连接柱垂直固定在所述按压板上靠近所述支撑板的一侧、并贯穿所述支撑板；所述针尖接头固定在所述连接柱贯穿所述支撑板的一端；所述弹簧套设在所述连接柱上、并位于所述按压板与所述支撑板之间；所述开关盒支撑于所述支撑板远离所述按压板的一侧；所述针尖接头插入所述开关盒的内部；所述连接端设置在所述开关盒内部、并位于所述针尖接头的轴线方向上；所述连接端和所述针尖接头用于连接导线。进一步的，所述压电陶瓷纤维驱动器还包括保护板；所述压电陶瓷纤维复合材料设置在所述保护板上。本专利技术提供的另一种技术方案：一种发电鞋包括鞋面、鞋底和上述的压电陶瓷纤维发电系统；所述鞋底为中空结构；所述压电陶瓷纤维驱动器、所述电能收集系统和所述电能存储系统设置在所述鞋底的内部，所述电能使用系统设置在所述鞋底的外部。进一步的，所述鞋底包括顶壁和底壁，所述发电鞋还包括刚度保护元件和阻尼保护元件；所述刚度保护元件和所述阻尼保护元件均连接在所述顶壁和所述底壁之间。本专利技术提供的另一种技术方案：一种发电轮胎包括轮胎主体和上述的压电陶瓷纤维发电系统；所述压电陶瓷纤维驱动器、所述电能收集系统和所述电能存储系统设置在所述轮胎主体的内部，所述电能使用系统设置在所述轮胎主体的外部。本专利技术提供的压电陶瓷纤维发电系统的有益效果是：能够有效地利用压电陶瓷纤维复合材料的压电性能，即将形变产生的机械能转化为电能的特性，将废弃的机械能转化为电能用于储存或直接使用，达到了能量回收的效果。本专利技术提供的发电鞋的有益效果是：能够将人在运动跑步时、发电鞋弯曲变形产生的机械能有效地转化为电能用于储存或直接使用，不仅可以为发电鞋内部的电路元件供电，也可以为生活中常见的智能设备进行充电。本专利技术提供的发电轮胎的有益效果是：能够将发电轮胎转动时变形产生的机械能有效地转化为电能用于储存或直接使用，不仅可以为发电轮胎内部的电路元件供电，也可以为生活中常见的智能设备进行充电。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术第一实施例提供的发电鞋的结构示意图。图2为图1中压电陶瓷纤维发电系统的结构示意图。图3为图2中压电陶瓷纤维驱动器的结构示意图。图4为图2中压电陶瓷纤维发电系统在鞋底内部的装配结构示意图。图5为图2中压控开关的结构示意图。图标：100-发电鞋；200-鞋面；300-鞋底；301-顶壁；302-底壁；400-压电陶瓷纤维发电系统；410-压电陶瓷纤维驱动器；411-压电陶瓷纤维复合材料；4111-压电陶瓷；4112-纤维材料；412-第一电极；413-第二电极；414-第一接头；415-第二接头；416-保护板；417-树胶载体；420-电能收集系统；421-半导体；422-电容器；423-调节器；430-电能存储系统；440-电能使用系统；441-电路元件；442-压控开关；4421-按压板；4422-支撑板；4423-弹簧；4424-连接柱；4425-针尖接头；4426-开关盒；4427-连接端；443-USB接口；500-刚度保护元件；600-阻尼保护元件。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电陶瓷纤维发电系统，其特征在于，包括压电陶瓷纤维驱动器、电能收集系统、电能存储系统和电能使用系统；所述压电陶瓷纤维驱动器包括压电陶瓷纤维复合材料、第一电极、第二电极、第一接头和第二接头；所述第一电极与所述第二电极间隔绝缘设置在所述压电陶瓷纤维复合材料的一侧；所述第一接头和所述第二接头间隔绝缘设置在所述压电陶瓷纤维复合材料的另一侧；所述电能收集系统分别与所述第一接头和所述第二接头电连接、用于收集所述压电陶瓷纤维复合材料产生的电能；所述电能存储系统与所述电能收集系统电连接、用于存储所述电能收集系统收集的电能；所述电能使用系统与所述电能存储系统电连接、用于利用所述电能存储系统存储的电能工作。

【技术特征摘要】
1.一种压电陶瓷纤维发电系统，其特征在于，包括压电陶瓷纤维驱动器、电能收集系统、电能存储系统和电能使用系统；所述压电陶瓷纤维驱动器包括压电陶瓷纤维复合材料、第一电极、第二电极、第一接头和第二接头；所述第一电极与所述第二电极间隔绝缘设置在所述压电陶瓷纤维复合材料的一侧；所述第一接头和所述第二接头间隔绝缘设置在所述压电陶瓷纤维复合材料的另一侧；所述电能收集系统分别与所述第一接头和所述第二接头电连接、用于收集所述压电陶瓷纤维复合材料产生的电能；所述电能存储系统与所述电能收集系统电连接、用于存储所述电能收集系统收集的电能；所述电能使用系统与所述电能存储系统电连接、用于利用所述电能存储系统存储的电能工作。2.根据权利要求1所述的压电陶瓷纤维发电系统，其特征在于，所述压电陶瓷纤维复合材料包括压电陶瓷和纤维材料；所述压电陶瓷纤维复合材料由所述纤维材料与粉末状的所述压电陶瓷复合而成；所述压电陶瓷纤维驱动器还包括树胶载体，所述树胶载体用于支撑所述压电陶瓷纤维复合材料。3.根据权利要求1所述的压电陶瓷纤维发电系统，其特征在于，所述电能收集系统包括半导体、电容器和调节器；所述半导体包括四个连接端，所述半导体相对的两个所述连接端分别与所述第一接头和所述第二接头电连接；所述半导体的另外两个所述连接端分别与所述调节器的两端电连接；所述电容器的两端分别与所述调节器的两端电连接；所述调节器的两端与所述电能存储系统电连接。4.根据权利要求1所述的压电陶瓷纤维发电系统，其特征在于，所述电能存储系统为电池块；所述电池块包括正极和负极；所述正极和所述负极与所述电能使用系统电连接。5.根据权利要求1所述的压电陶瓷纤维发电系统，其特征在于，所述电能...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜建周，李运平，潘国翔，朱孔军，裘进浩，季宏丽，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32