本發(fā)明涉及使用壓電材料發(fā)電領(lǐng)域，特別是一種自行車(chē)腳踏板壓電發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

CN200810063234.5號(hào)披露了一種自行車(chē)LED壓電發(fā)電照明裝置，包括設(shè)置在自行車(chē)受壓部位的壓電發(fā)電裝置和安裝在自行車(chē)身上、且與壓電發(fā)電裝置相連接的LED燈；壓電裝置包括基板和固定在基板上的壓電陶瓷片。該專(zhuān)利申請(qǐng)中所述的自行車(chē)受壓部位指的是自行車(chē)座下方的兩側(cè)彈簧之間和腳踏板表面。該自行車(chē)LED壓電發(fā)電照明裝置的缺點(diǎn)在于：壓電陶瓷片安裝在腳踏板表面，靠腳踏板的形變來(lái)使壓電陶瓷片發(fā)電，當(dāng)腳踏板形變程度小或者踩踏的部分偏離壓電陶瓷片較遠(yuǎn)時(shí)，壓電陶瓷片的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化率很低，存在無(wú)法高效收集自行車(chē)人力踩踏的能量的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠高效收集自行車(chē)人力踩踏能量的自行車(chē)腳踏板壓電發(fā)電裝置。

自行車(chē)腳踏板壓電發(fā)電裝置，其特征在于，壓電發(fā)電裝置安裝于腳踏板的轉(zhuǎn)軸上，壓電發(fā)電裝置由至少一個(gè)壓電發(fā)電單元組成，壓電發(fā)電單元包括固定塊和壓電片,壓電片通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與能量轉(zhuǎn)換-儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)連接，固定塊與沿轉(zhuǎn)軸的軸向鍵連接，壓電片一端與固定塊固定，另一端為自由端；腳踏板上具有能與壓電片接觸的凸起，該凸起的表面呈圓弧過(guò)渡。

在騎自行車(chē)時(shí)，腳踏板基本不動(dòng)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。壓電片一端與轉(zhuǎn)軸固定，因此壓電片跟隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。且壓電片一端固定、另一端自由形成懸臂梁，當(dāng)凸起輕觸壓電片時(shí)，壓電片發(fā)生形變并被激勵(lì)振動(dòng)產(chǎn)生正壓電效應(yīng)，進(jìn)而壓電發(fā)電。

進(jìn)一步，壓電發(fā)電單元有多個(gè)，壓電片沿轉(zhuǎn)軸圓周陣列；腳踏板上有多個(gè)凸起，凸起的數(shù)量與壓電片的數(shù)量相同，凸起的位置與壓電片的位置對(duì)應(yīng)。凸起的位置與壓電片的位置對(duì)應(yīng)指的是：所有凸起同時(shí)與各自對(duì)應(yīng)的壓電片接觸或分離。因此，在轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，多個(gè)壓電片同時(shí)被擠壓、激勵(lì)振動(dòng)，大大增加了發(fā)電量。

進(jìn)一步，固定塊為一鐵塊，轉(zhuǎn)軸上開(kāi)設(shè)容納槽，鐵塊嵌入容納槽內(nèi)并與容納槽過(guò)盈配合，鐵塊的外露面開(kāi)設(shè)插槽，壓電片一端固定于插槽內(nèi)。

進(jìn)一步，壓電片通過(guò)螺釘固定在鐵塊的插槽內(nèi)，壓電片與插槽的槽壁有間隙。

本發(fā)明根據(jù)自行車(chē)腳踏板與轉(zhuǎn)軸有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，壓電片固定于轉(zhuǎn)軸上，腳踏板設(shè)置能夠輕觸壓電片的凸起，凸起采用圓弧過(guò)渡，因此凸起的厚度連續(xù)均勻變化。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，壓電片與凸起發(fā)生擠壓，當(dāng)?shù)竭_(dá)凸起的最厚位置時(shí)，此時(shí)擠壓力最大，隨著轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，凸起的厚度逐漸減少直到回到自然狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程往復(fù)循環(huán)，達(dá)到發(fā)電的效果。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、腳踏板上的凸起數(shù)量和轉(zhuǎn)軸上的壓電片數(shù)量相同且位置對(duì)應(yīng)，所有凸起同時(shí)引起各個(gè)壓電片的壓電效應(yīng)，能大大的增加發(fā)電量，從而保證穩(wěn)定的供電。

2、由于根據(jù)壓電片的受壓發(fā)電原理，腳踏板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能，腳踏板法向向內(nèi)擠壓，安裝鐵塊為過(guò)盈配合安裝，所以能保證安裝鐵塊不易于脫落，從而保證了本裝置結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3、裝置無(wú)論正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)都是可以流暢運(yùn)行，都可以進(jìn)行發(fā)電進(jìn)行儲(chǔ)存，不影響用戶(hù)使用習(xí)慣。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的縱截面示意圖。

圖2是壓電片安裝在固定塊上的示意圖。

圖3是壓電片通過(guò)固定塊安裝在轉(zhuǎn)軸上的示意圖。

圖4是本發(fā)明的橫截面示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖4所示，自行車(chē)腳踏板壓電發(fā)電裝置，壓電發(fā)電裝置安裝于腳踏板5的轉(zhuǎn)軸1上，壓電發(fā)電裝置由至少一個(gè)壓電發(fā)電單元組成，壓電發(fā)電單元包括固定塊3和壓電片4,壓電片4通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與能量轉(zhuǎn)換-儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)連接，固定塊3與沿轉(zhuǎn)軸1的軸向鍵連接，壓電片4一端與固定塊3固定，另一端為自由端；腳踏板5上具有能與壓電片4接觸的凸起6，該凸起6的表面呈圓弧過(guò)渡。

如圖2所示，固定塊3為一鐵塊，轉(zhuǎn)軸1上開(kāi)設(shè)容納槽，鐵塊嵌入容納槽內(nèi)并與容納槽過(guò)盈配合，鐵塊的外露面開(kāi)設(shè)插槽，壓電片4一端固定于插槽內(nèi)。壓電片4通過(guò)螺釘7固定在鐵塊的插槽內(nèi)，壓電片4與插槽的槽壁有間隙。

腳踏板5與轉(zhuǎn)軸1發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，壓電片4隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，壓電片4受到輕觸或擠壓發(fā)電。

如圖3所示，固定塊3與容納槽過(guò)盈配合，因此不用考慮固定塊3（鐵塊）的裝配，此處過(guò)盈配合較大，以增強(qiáng)它的抗彎曲強(qiáng)度。疊堆式壓電片4安裝于鐵塊（固定塊3）的插槽中，用壓緊螺釘7固定，且壓緊螺釘7固定略松，使壓電片4與插槽的槽壁之間有間隙，以防止在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，壓電片4因?yàn)檫B續(xù)高速振動(dòng)而斷裂，每個(gè)壓電片4的電極面通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接于能量轉(zhuǎn)換-儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)。

當(dāng)人在騎行自行車(chē)時(shí)，由于腳踏板5被人踩住，曲柄在轉(zhuǎn)動(dòng)，從而腳踏板5的轉(zhuǎn)軸1在不停的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)軸1在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，固定塊3和壓電片4跟隨轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動(dòng)。由于壓電片4輕觸到腳踏板5上的凸起6，腳踏板5和凸起6不轉(zhuǎn)動(dòng)，所以當(dāng)壓電片4接觸到腳踏板5時(shí)，壓電片4發(fā)生變形，從而產(chǎn)生正壓電效應(yīng)，進(jìn)而壓電發(fā)電。當(dāng)壓電片4經(jīng)過(guò)凸起6時(shí)，由于壓電片4有彈性，從而保持變形狀態(tài)。當(dāng)壓電片4離開(kāi)凸起6時(shí)，壓電片4恢復(fù)形變，緊接著又觸到下一個(gè)凸起6，又發(fā)生一次變形且保持變形狀態(tài)，如此，將轉(zhuǎn)軸1的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓電片4的形變機(jī)械能，從而激發(fā)壓電片4的壓電效應(yīng)，將轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。最后將壓電片4的電極面通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接至能量轉(zhuǎn)換-存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，供負(fù)載使用。

凸起6采用厚度連續(xù)均勻變化的圓弧過(guò)渡。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，壓電片4與凸起6發(fā)生擠壓，當(dāng)?shù)竭_(dá)凸起6的最厚位置時(shí)，此時(shí)擠壓力最大，隨著轉(zhuǎn)軸1的轉(zhuǎn)動(dòng)，凸起6的厚度逐漸減少直到回到自然狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程往復(fù)循環(huán)，達(dá)到發(fā)電的效果。

壓電發(fā)電單元有多個(gè)，壓電片4沿轉(zhuǎn)軸1圓周陣列；腳踏板5上有多個(gè)凸起6，凸起6的數(shù)量與壓電片4的數(shù)量相同，凸起6的位置與壓電片4的位置對(duì)應(yīng)。凸起6的位置與壓電片4的位置對(duì)應(yīng)指的是：所有凸起6同時(shí)與各自對(duì)應(yīng)的壓電片4接觸或分離。因此，在轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，多個(gè)壓電片4同時(shí)被擠壓、激勵(lì)振動(dòng)，大大增加了發(fā)電量。如圖3和4所示，壓電發(fā)電單元有8個(gè)。一輛自行車(chē)有兩個(gè)腳踏板5就能安裝16個(gè)壓電片4發(fā)電，能大大的增加發(fā)電量，從而保證穩(wěn)定的供電。

如圖4所示，凸起6為對(duì)稱(chēng)的圓弧形，因此轉(zhuǎn)軸1無(wú)論是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)還是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，都同樣對(duì)壓電片4進(jìn)行擠壓激振，使壓電片4產(chǎn)生正壓電效應(yīng)，達(dá)到壓電發(fā)電的目的。

本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。