基本信息
- 项目名称：
- 压电式汽车四轮支撑发电器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本装置以压电陶瓷换能材料为核心，利用压电效应原理来产生电能，可以把汽车运动过程中的震动颠簸转化为电能。由于汽车运行过程中震动主要靠悬架结构来缓冲，而本装置正是立足于此，可以很好的同汽车减震弹簧结合在一起，收集耗散的机械能简直转化为可供利用的电能。具有适应性好，适用于各种车辆，简单易实现的特点。
- 详细介绍：
- 目前在城市车辆已成为十分普及的交通工具，长途汽车，公共汽车，各种私家车不计其数，然而汽车震动过程中的能量损失很少有人注意到，我们知道汽车需要消耗化石能源，排放CO2，却很少有人想办法利用汽车细微之处的能量发电，满街的汽车每日耗费巨大的能量，十分令人惋惜。本装置的构思正是缘于此，它由机械部分与电气部分组成，机械部分包括陶瓷压电片，金属基板，压力传递板；电气部分包括全桥整流电路，输出端口及储能装置。机械部分采用的是压电悬梁结构，其一端固定，另一端为工作部分，两压电片之间有弹性较好的金属基板隔开，两压电片上表面接电路。汽车在运行过程中往往会产生震动，会压迫压力传递板导致位于汽车轮子支撑上的陶瓷压电片变形，由于该种材料的压电效应会把机械能转化为电能，输出交流电，经由整流电路整流汇总到位车内的输出端口由储存装置（如手机电池）储存起来，实现发电功能。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的 近年来，我国汽车无论是产量还是拥有量都突飞猛进，这些汽车日益吞噬着地球上有限的资源并不断向大气中排放二氧化碳与其他污染物然而汽车在运行过程中一些不必要并且可回的资源浪费却无人问津尤其是一些路况不理想的场合行驶所耗散掉的振动能。所以我们小组在此提出一种能解决这种浪费的发电装置。 基本思路 本装置的构思由机械部分与电气部分组成机械部分包括陶瓷压电片，金属基板，压力传递板；电气部分包括全桥整流电路，输出端口及储能装置。机械部分采用的是压电悬梁结构，其一端固定，另一端为工作部分，两压电片之间有弹性较好的金属基板隔开，两压电片上表面接电路。汽车在运行过程中往往会产生震动，会压迫压力传递板导致位于汽车轮子支撑上的陶瓷压电片变形，由于该种材料的压电效应会把机械能转化为电能，输出交流电，经由整流电路整流汇总到位车内的输出端口由储存装置（如手机电池）储存起来，实现发电功能。 创新点 1、采用不锈钢压力传递薄片能使陶瓷压电片获得更好的柔韧性，因而可以获得更大弯矩，提高转化效率。 2、采用陶瓷压电片发电几乎没有摩擦损耗提高机械能的转化效率。 3、相比机械发电装置陶瓷压电片更耐用且结构更加简单，体积轻巧。 4、本装置几乎不受地域气候等限制，适用范围广泛。 5、可根据要求增加压电片来提高功率，可拓展性好和更换方便。 6、陶瓷压电片抗压效果好，寿命长更耐用，并且对震动十分灵敏，可较好的利用震动过程中的机械能。 技术关键 压电陶瓷与不锈钢片尺寸及厚度的选择，和输出能力的设计。
科学性、先进性
- 相对于电磁式发电机更为耐用，体积更轻巧，成本更低廉的特点。尤其是在振动能的利用方面很有作为，其功率密度更胜于电磁式电机。在振动发电方面有很强的优势。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年5月5日于山东建筑大学机电学院承办的十二届挑战杯大赛中入围决赛。
作品所处阶段
- 关键部分已完成，功能可实现，还需进一步修饰，以及实际性的实验。
技术转让方式
- 以专利形式转让
作品可展示的形式
- 三维模型
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 目前在城市车辆已成为十分普及的交通工具，长途汽车，公共汽车，各种私家车不计其数，然而汽车震动过程中的能量损失很少有人注意到，我们知道汽车需要消耗化石能源，排放CO2，却很少有人想办法利用汽车细微之处的能量发电，听任这些能量白白流失，十分令人惋惜，如果本装置能够得以推广必定会大有作为，收集耗散的振动机械能用于日常充电所需，数以万计的车辆每日的发电量必定是非常可观的，在另一种意义上减少了化石燃料的使用，降低CO2排放量，遏制全球变暖，尽我们所能为节能减排贡献力量。
同类课题研究水平概述
- 近年來压电发电的相关研究与产品有逐渐增加的趋势，其中较著名的是由麻省理工学院(MIT)所发展的压电鞋，它是种分别利用压电陶瓷(PZT)与压电聚合物(PVDF)兩种压电材料，其装设在鞋底的，可藉由人在行走时，对脚跟的敲击与脚尖的弯曲，经由压电材料将机械能量转换成的电能，而这样的装置在行走频率在 0.8Hz 下，最已可連续提供 3V 与 1.3mW 的电能。而普林斯顿大学也有针对压电发电 EEL[7]的研究开发，它是将压电聚合物(PVDF)安装于旗面上，藉由固定端的设计，让迎面而來的流体产生涡流，使旗子产生犹如鳗鱼般的摆动，以利用水流或洋流來发电。在德州大学也有将压电片安装在风車上，以证实压电藉由风力发电的可行性，然而专门用于汽车的压电陶瓷发电尚没有，本装置属首例。
