[发明专利]基于折纸回弹机构的路面俘能装置

说明书

本发明公开一种基于折纸回弹机构的路面俘能装置，该装置包括工作缸、活塞杆和折纸回弹机构、固定在所述的折纸回弹机构表面的介电对和电能输送电路。所述的介电对包括由两层极性相反的介电材料层以及两个金属电极层，当有车辆压在上方时，活塞杆产生向下位移，车辆离开后，位移恢复，此过程中所述折纸回弹机构通过压缩‑回弹运动，从而使所述的介电对接触和分离，产生电荷转移，将机械能转化成电能，通过所述电能输送电路进行传输。本发明的折纸回弹机构提供了更大的有效表面积，空间利用率高，能量转换效率高。

技术领域

本发明涉及俘能领域，尤其涉及一种基于折纸回弹机构的路面俘能装置。

背景技术

俘能装置解决了某些微型传感器需要电池供电的问题，使得装置的便携性、续航能力以及工作稳定性大大提高；但是传统的俘能装置存在着结构比表面积较小的缺陷。在日常生活中，道路交通方面所产生的能量是非常巨大的，但人们对此过程中产生的能量一直无法进行有效地利用，造成了相当大的能量损失。尤其是汽车在道路上行驶的过程中，所引起的路面振动过程中包含了大量的振动能。采用一种合适的俘能装置使其在路面振动过程中实现从振动能到电能的转化，将会为配套交通系统节约大量能源。

新兴的折纸形式Origami是近几十年发展起来的新型空间结构形式，近年来基于刚性折纸结构的可折叠结构在工程和建筑设计中的应用越来越广泛。折纸结构的空间可展性使得结构能够自由的压缩和伸展，设计时运用的镜像处理也使得结构比表面大大增加，在相同大小的空间中能够达到更大的静电效应有效面积。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于折纸回弹机构的路面俘能装置，该装置其折纸结构本身具有一定的弹性，在被压缩之后能够自然回弹，且具有较大的有效面积和较高的能量转换效率，可有效收集路面振动的机械能。具体技术方案是：

一种基于折纸回弹机构的路面俘能装置，该装置包括工作缸、活塞杆和折纸回弹机构、固定在所述的折纸回弹机构表面的介电对和电能输送电路，所述的活塞杆为截面为工字型的活塞杆，其包括上下两个平板以及连接两个平板的连杆，所述的活塞杆下平板位于所述的工作缸内部，所述的折纸回弹机构两端分别与所述的下平板和所述的工作缸底部连接；所述的上平板用于路面承压；

所述的介电对包括由两层极性相反的介电材料层以及两个金属电极层，其中一个介电材料层和一个电极层固定在所述的折纸回弹机构的一个表面上，另一个介电材料层和另一个电极层固定在折纸回弹机构压缩时与其贴合的面上，且所述的电极层位于所述的介电材料层与所述的折纸回弹机构的表面之间；

所述路面俘能装置放置在路面下，当有车辆压在上方时，产生向下位移，车辆离开后，位移恢复，此过程中所述折纸回弹机构通过压缩-回弹运动，从而使所述的介电对接触和分离，产生电荷转移，将机械能转化成电能，通过所述电能输送电路进行传输。

进一步地，所述的折纸回弹机构为厚板折纸，保证所述的折纸结构的各折叠面的接触分离过程相位一致。

进一步地，所述的折纸回弹机构还包括间隙结构，所述间隙结构通过将所述折纸回弹机构的顶点向内翻折实现，从而增加折纸折痕的数目，增加所述的折纸回弹机构的刚度和回弹性能的同时为所述的介电对提供放置空间。

进一步地，所述折纸回弹机构除间隙机构处存在一个凹顶点外，其他均为凸顶点；所述凸顶点延伸出来的四条折痕中，其中三条为折脊，另一条为折谷；所述凹顶点延伸出来的四条折痕中，其中三条为折谷，另一条为折脊；由四条折痕划分的四个区域中，对应角度较小的区域角度为锐角α，对应角度较大的为180°-α；在所述折纸回弹机构的平面折痕图上，所述折痕将平面区域划分为一个个交替排列的梯形。

进一步地，所述电能输送电路包括电线、稳压整流器、蓄电装置与变压装置，所述蓄电装置与所述金属导电层通过所述电线进行连接。

本发明的有益效果是：