[实用新型]基于压电悬臂梁和超级电容的轨道振动能量回收系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于压电悬臂梁和超级电容的轨道振动能量回收系统，属于能量回收技术领域。

背景技术

能源危机是当今世界最为关注的问题之一，各国科技工作者一直在努力寻找和开发新型能源来解决能源缺乏和使用传统能源时存在的问题，这其中，将工作和生活环境中的潜在能源加以利用也一直是一个热门课题。环境中潜在可用的能源有：太阳能、振动或噪声、温差等等，其中振动或噪声能几乎无处不在且具有较高的能量密度。以地铁系统为例，地铁在运行过程中产生很大的振动能量，并通过轮轨噪声向外界辐射，造成大量的能量损失。而随着经济社会的发展和人口的增长，地铁正逐步成为世界各国大中城市的主要交通工具，若能将地铁在运行过程中产生的振动能量回收利用，用于照明、行车信息和广告显示，则可达到节能环保及降低噪声之双重目的。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决轨道振动能量由于不能回收利用而造成能量损失的问题，提供一种基于压电悬臂梁和超级电容的轨道振动能量回收系统。

本实用新型所述基于压电悬臂梁和超级电容的轨道振动能量回收系统，它由一组悬臂梁式压电振子和整流汇流储能电路组成，

整流汇流储能电路由一组桥式整流器、齐纳二极管、第一超级电容和第二超级电容组成，

每个桥式整流器的两个直流输出端均并联在齐纳二极管的两端，齐纳二极管的阴极端连接整流汇流储能电路的VCC端，齐纳二极管的阳极端连接整流汇流储能电路的GND端，第一超级电容的一端连接整流汇流储能电路的VCC端，第一超级电容的另一端连接第二超级电容的一端，第二超级电容的另一端连接整流汇流储能电路的GND端；

每个悬臂梁式压电振子的首端固定于列车钢轨悬空段的轨道底面上，一组悬臂梁式压电振子在每段列车钢轨悬空段内均匀分布，每个悬臂梁式压电振子的两个引出电极对应连接一个桥式整流器的两个交流输入端。

本实用新型的优点是：本实用新型针对轨道振动频率的特点，采用多个压电振子作为能量回收装置，并由于各压电振子谐振频率不尽相同，为实现高效汇集多个压电振子产生的电能，设计了多路整流汇流储能电路，它实现了对轨道振动能量的回收，本实用新型实现了将轨道车辆运行过程中产生的振动能量回收利用，可用于照明、行车信息和广告显示，达到了节能环保及降低噪声之双重目的。

本实用新型可作为以地铁为代表的轨道车辆轮轨振动能量回收系统。随着我国城市基础设施的不断完善，地铁必将更加普及，因此轮轨振动所导致的能量损耗将十分巨大。由于能量回收是节能环保的重要手段，因此本实用新型符合节能减排的重大战略要求，具有十分重要的现实意义和长远的经济乃至战略意义。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构示意图；

图2为双晶悬臂梁式压电振子的结构示意图；

图3为悬臂梁式压电振子在轨道上的安装示意图；

图4为采用本实用新型进行驱动的储能型LCD显示电路图；

图5为采用本实用新型进行驱动的直接驱动型LED显示电路图；

图6为模拟轨道振动的振动装置示意图；

图7为悬臂梁式压电振子的有限元模型图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式由一组悬臂梁式压电振子和整流汇流储能电路组成，

整流汇流储能电路由一组桥式整流器2-1、齐纳二极管2-2、第一超级电容C1和第二超级电容C2组成，

每个桥式整流器2-1的两个直流输出端均并联在齐纳二极管2-2的两端，齐纳二极管2-2的阴极端连接整流汇流储能电路的VCC端，齐纳二极管2-2的阳极端连接整流汇流储能电路的GND端，第一超级电容C1的一端连接整流汇流储能电路的VCC端，第一超级电容C1的另一端连接第二超级电容C2的一端，第二超级电容C2的另一端连接整流汇流储能电路的GND端；

每个悬臂梁式压电振子1的首端固定于列车钢轨悬空段的轨道底面上，一组悬臂梁式压电振子在每段列车钢轨悬空段内均匀分布，每个悬臂梁式压电振子1的两个引出电极对应连接一个桥式整流器2-1的两个交流输入端。

采用压电俘能技术能够将环境振动能转换成电能，本实施方式采用悬臂梁式压电振子1来实现将轨道振动能量转换成电能，实现了对轨道振动能量的回收。