一種基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及新型能源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及新能源中基于壓電陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類發(fā)展加快，能源短缺問題和環(huán)境污染日益凸顯，因此人們將目光轉(zhuǎn)向了新型清潔能源，用以替代化石燃料。壓電材料可用于收集身邊的振動(dòng)能并加以利用，人們每天都在行走，假若能夠?qū)⑿凶弋a(chǎn)生的能量收集起來，那將是一個(gè)非常龐大的數(shù)字。與太陽能能量收集相比，壓電材料收集能量不受天氣影響，同時(shí)，壓電材料制成的換能器具有輸出電壓峰值高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于滿足集成化要求、無需外加偏置等特點(diǎn)，并且不產(chǎn)生噪聲，不受電磁干擾，所以壓電能量收集器受到了越來越多的關(guān)注。
[0003]現(xiàn)在已有的壓電地板結(jié)構(gòu)主要有懸臂梁形換能器、鈸型換能器，懸臂梁形換能器機(jī)械傳動(dòng)裝置較復(fù)雜，成品裝置體積大，而鈸型換能器達(dá)到一定形變所需的外力較大，不易于響應(yīng)人們行走過程中所產(chǎn)生的激勵(lì)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板，可收集人們行走、奔跑、跳躍所產(chǎn)生的振動(dòng)能并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芗右詢?chǔ)存或直接輸出。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板，包括:底板，由第一方形板和環(huán)繞于所述第一方形板四周并帶有一缺口的第一圍護(hù)板構(gòu)成；頂板，由第二方形板和環(huán)繞于所述第二方形板四周并帶有一缺口的第二圍護(hù)板構(gòu)成；多個(gè)壓電模塊，堆疊于所述底板和所述頂板之間，每一個(gè)所述壓電模塊包括基板、設(shè)置于所述基板的表面的電路板、粘貼于所述電路板的表面并通過形變產(chǎn)生電壓以供所述電路板輸出的片狀壓電單元、連接于上下兩個(gè)壓電單元之間并粘貼于上方壓電單元底部或連接于最上面的壓電單元和所述頂板之間并粘貼于頂板底部的位移傳遞裝置。
[0006]優(yōu)選地，所述基板和所述電路板均開有大小相同的通孔，所述壓電單元與所述通孔同心放置。
[0007]優(yōu)選地，所述壓電單元由直徑大于所述通孔的直徑的圓形銅片和裝設(shè)于所述圓形銅片上表面并且與所述圓形銅片同心粘合的圓形陶瓷片構(gòu)成。
[0008]優(yōu)選地，所述陶瓷片為PZT陶瓷片。
[0009]優(yōu)選地，所述基板和所述電路板上的通孔數(shù)量與所述壓電單元的數(shù)量相同。
[0010]優(yōu)選地，所述銅片通過焊圈與所述電路板連接；所述陶瓷片通過漆包線焊接于所述電路板上。
[0011]優(yōu)選地，所述基板的底面開設(shè)有承載漆包線的直線槽。
[0012]優(yōu)選地，所述電路板為雙面PCB印制電路板，所述電路板通過導(dǎo)線將同一個(gè)壓電模塊內(nèi)的多個(gè)壓電單元分組并聯(lián)并再將各組壓電單元并聯(lián)形成并聯(lián)電路，所述電路板一側(cè)設(shè)置有與所述每個(gè)并聯(lián)電路相連的整流輸出電路。
[0013]優(yōu)選地，所述位移傳遞裝置為丁腈橡膠構(gòu)成的圓柱。
[0014]優(yōu)選地，所述底板、所述頂板以及所述基板均為FR-4環(huán)氧樹脂板。
[0015]如上所述，本實(shí)用新型的一種基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板，具有以下有益效果:
[0016]本實(shí)用新型采用的壓電模塊緊密堆積，在受壓過程中基板不隨著頂板向下的位移而下降，因此位移的傳遞在壓電單元之間傳遞，保證了壓電單元的應(yīng)變、輸出電壓峰值以及相位的一致性，提高了輸出效率。同時(shí)，片狀壓電單元響應(yīng)更加迅速靈敏，更加適合在保證行走舒適度的前提下，人行道中收集人們行走、奔跑以及跳躍產(chǎn)生的振動(dòng)能。
【附圖說明】
[0017]圖1顯示為本實(shí)用新型的一種基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2顯示為本實(shí)用新型的一種基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板的底板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3顯示為本實(shí)用新型的一種基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板的頂板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4顯示為本實(shí)用新型的一種基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板的壓電模塊(包括基板和電路板)結(jié)構(gòu)不意圖。
[0021]圖5顯示為本實(shí)用新型的一種基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板的壓電模塊堆疊內(nèi)尚]面E-E不意圖。
[0022]圖6顯示為本實(shí)用新型的一種基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板的壓電單元和位移傳遞裝置連接示意圖。
[0023]圖7顯示為本實(shí)用新型的一種基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板的電路板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖8顯示為本實(shí)用新型的一種基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板的電路板內(nèi)電路示意圖。
[0025]元件標(biāo)號(hào)說明
[0026]I 頂板
[0027]2 壓電模塊
[0028]3 底板
[0029]4 基板
[0030]5 電路板
[0031]6 位移傳遞裝置
[0032]7 壓電單元
[0033]8 銅片
[0034]9 陶瓷片
[0035]10并聯(lián)電路
[0036]11整流輸出電路
[0037]12通孔
[0038]13焊圈
[0039]14漆包線
[0040]15直線槽
【具體實(shí)施方式】
[0041]以下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0042]請參閱圖1至圖8。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。
[0043]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板，可收集人們行走、奔跑、跳躍所產(chǎn)生的振動(dòng)能并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芗右詢?chǔ)存或直接輸出。以下將詳細(xì)闡述本實(shí)用新型的一種基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板的原理及實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要?jiǎng)?chuàng)造性勞動(dòng)即可理解本實(shí)用新型的一種基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板。
[0044]本實(shí)施例一種基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板，從圓盤形片狀壓電單元著手，對振動(dòng)響應(yīng)有更高靈敏度，多層模塊化設(shè)計(jì)減小器件體積，同時(shí)也彌補(bǔ)了片狀壓電片強(qiáng)度較低的缺陷，同時(shí)也使壓電地板具有了可調(diào)適性。
[0045]如圖1所示，在本實(shí)施例中，基于壓電材料的模塊化發(fā)電地板包括頂板1、壓電模塊2和底板3。
[0046]如圖2所示，底板3由第一方形板和環(huán)繞于所述第一方形板四周并帶有一缺口的第一圍護(hù)板構(gòu)成；通過一次成型制成圖中所示的形狀，底板3的第一圍護(hù)板與壓電模塊2的形狀吻合，起到了限制壓電模塊2之間水平位移的作用。
[0047]如圖3所示，頂板I由第二方形板和環(huán)繞于所述第二方形板四周并帶有一缺口的第二圍護(hù)板構(gòu)成。頂板I蓋于壓電模塊2之上，依然是一次成型制作得到，頂板I的第二圍護(hù)板與底板3的第一圍護(hù)板結(jié)構(gòu)吻合，正好將整個(gè)底板3的第一圍護(hù)板罩在其中，起到了限制頂板I水平位移的作用。
[0048]如圖4至圖8所示，多個(gè)壓電模塊2堆疊于所述底板3和所述頂板I之間，壓電模塊2縱向堆疊，放入底板3中。
[0049]具體地，在本實(shí)施例中，如圖4至圖6所示，每一個(gè)所述壓電模塊2包括基板4、設(shè)置于所述基板4的表面的電路板5、粘貼于所述電路板5的表面并通過形變產(chǎn)生電壓以供所述電路板5輸出的片狀壓電單元7、連接于上下兩個(gè)壓電單元7之間并粘貼于上方壓電單元7底部或連接于最上面的壓電單元7和所述頂板I之間并粘貼于頂板I底部的位移傳遞裝置6。
[0050]頂板I內(nèi)側(cè)的位移傳遞裝置6與最上層壓電模塊2接觸，此時(shí)頂板I的第二圍護(hù)板底部與