一种基于压电材料的模块化发电地板制造技术

本实用新型专利技术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，堆叠于底板和顶板之间，压电模块包括基板、设置于基板的表面的电路板、粘贴于电路板的表面并通过形变产生电压以供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。本实用新型专利技术保证了压电单元的应变、输出电压峰值以及相位的一致性，而且可收集人们行走、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。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及新型能源
，特别是涉及新能源中基于压电陶瓷材料
，具体为一种基于压电材料的模块化发电地板。
技术介绍
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。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术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，本技术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，本技术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:本技术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显示为本技术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显示为本技术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显示为本技术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显示为本技术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)结构不意图。图5显示为本技术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尚]面E-E不意图。图6显示为本技术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显示为本技术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显示为本技术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I 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10并联电路11整流输出电路12通孔13焊圈14漆包线15直线槽【具体实施方式】以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。请参阅图1至图8。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本技术可实施的范畴。本技术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。以下将详细阐述本技术的一种基于压电材料的模块化发电地板的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本技术的一种基于压电材料的模块化发电地板。本实施例一种基于压电材料的模块化发电地板，从圆盘形片状压电单元着手，对振动响应有更高灵敏度，多层模块化设计减小器件体积，同时也弥补了片状压电片强度较低的缺陷，同时也使压电地板具有了可调适性。如图1所示，在本实施例中，基于压电材料的模块化发电地板包括顶板1、压电模块2和底板3。如图2所示，底板3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；通过一次成型制成图中所示的形状，底板3的第一围护板与压电模块2的形状吻合，起到了限制压电模块2之间水平位移的作用。如图3所示，顶板I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。顶板I盖于压电模块2之上，依然是一次成型制作得到，顶板I的第二围护板与底板3的第一围护板结构吻合，正好将整个底板3的第一围护板罩在其中，起到了限制顶板I水平位移的作用。如图4至图8所示，多个压电模块2堆叠于所述底板3和所述顶板I之间，压电模块2纵向堆叠，放入底板3中。具体地，在本实施例中，如图4至图6所示，每一个所述压电模块2包括基板4、设置于所述基板4的表面的电路板5、粘贴于所述电路板5的表面并通过形变产生电压以供所述电路板5输出的片状压电单元7、连接于上下两个压电单元7之间并粘贴于上方压电单元7底部或连接于最上面的压电单元7和所述顶板I之间并粘贴于顶板I底部的位移传递装置6。顶板I内侧的位移传递装置6与最上层压电模块2接触，此时顶板I的第二围护板底部与当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于压电材料的模块化发电地板，其特征在于，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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨同青，施翔，杨阳祎玮，兰浩然，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：新型
国别省市：上海;31