[实用新型]一种收集车辆闲散动能的多层振子压电发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种收集道路车辆闲散动能的多层振子压电发电装置。

背景技术

道路作为重要的基础设施，对国民的生产、生活以及国家的经济增长起着重要作用。中国国民经济的快速发展，运输需求持续增长，为道路工程建设事业的发展提供了难得的机遇，道路在承担交通功能的同时也存在着大量的闲散能量。道路压电发电是道路闲散能源利用的一种重要方式。随着交通量的持续增长，机电转换效率的提升，道路的机械能、动能、振动能、乃至噪声能都可成为压电能量收集的对像。从道路铺面技术发展的角度来看，智能道路中大量的传感器件以及交通工程中各种信息板、信号灯、反光路钮等都需要能量的供应，因此铺面技术的发展对道路能量收集技术也有广阔的需求。目前，在道路压电发电方面，在国外已经有一些示范点。据悉，以色列Innowattech科技公司于2009年1月开放世界上第一条可发电的公路，理想情况下汽车每在公路上行驶1英里(1.6公里)便可产生超过640千瓦电量，英国塞恩斯伯里超市格洛斯特分店于2009年6月14日在店外路面嵌入“动力路板”，成为欧洲首家利用泊车供电的超市，这种泊车发电新法每小时能供电30千瓦，超出这家分店所有收款台运转所需电量。西安交通大学的曹秉刚等人提出了一种使用路面振动能量发电的方法，设想利用汽车行驶产生的振动能量通过压电材料产生电能，用以解决山区及长途道路沿线道路灯具铺设不便的难题。

要实现道路上离散的、闲置的动能的有效利用仍需要针对其特点设计和开发高能量转换效率、高可靠性、低成本的能量转换结构和储能技术，研究闲散动能发电结构的封装及与实际工程的兼容等。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了将车辆行驶过程中产生的离散的、闲置的动能进行收集，提出一种收集车辆闲散动能的多层振子压电发电装置。本实用新型将车辆行驶过程中产生的离散的、闲置的动能简称为闲散动能。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型收集车辆闲散动能的多层振子压电发电装置包括盖板、压块、直线轴承、复位弹簧、导向轴、压电振子组件、箱体、接插件、电路板和底板。

底板位于多层振子压电发电装置的最底部，底板通过螺栓与箱体固定在一起形成一个腔体。电路板位于所述的腔体内，通过螺栓固定在底板上。电路板的电路与压电振子组件有电连接。压电振子组件安装在箱体内部，压电振子组件的一端通过螺栓固定在箱体的内壁上，压电振子组件的另一端悬空。根据压电发电装置发电量和压电发电装置纵向结构尺寸的要求，确定在箱体内部安装的压电振子组件的列数。接插件分布在箱体的四周，通过螺栓与箱体固定在一起。导向轴通过螺栓固定在箱体上，复位弹簧套装在导向轴上。直线轴承套在复位弹簧内。复位弹簧的上端顶住直线轴承的法兰，直线轴承的法兰端通过螺栓固定在压块的下表面。压块下表面上粘结有多个弹性塑料块，每个弹性塑料块的位置与压电振子组件悬空的一端相对应，弹性塑料块的下表面与压电振子组件接触但不连接，压块的上表面有圆形表面的接触点，压块上表面的圆形表面的接触点嵌入盖板上的圆孔内，压块与盖板无接触，盖板位于箱体上方，通过螺栓与箱体固定在一起。

当车辆碾压在压电发电装置上，独立的压块通过复位弹簧传递车轮的压力给压电振子组件。通过采用导向轴和直线轴承，减小压块垂直方向上的运动阻力，使得压块在受到车轮作用后能够迅速向下运动，减小压块水平方向上的受力。当组成压电组件的压电振子产生最大位移后，由盖板和箱体及底板组成的壳体承受轮子的压力。当车轮的压力撤销后，由复位弹簧存储的弹力作用于压块，使得压块回到初始位置，产生的电量经电路板整理收集向外传输。本实用新型的应用环境为户外，对压电发电装置进行密封防水设计，压块的接触点与盖板之间的间隙用密封圈密封，盖板和底板之间的间隙安装密封圈，箱体和底板之间的间隙安装密封圈。

所述的压电振子组件由多片压电振子上下叠放组成。压电振子的极限位移为7-10mm，上层压电振子的下表面粘结有弹性塑料块，弹性塑料块的下表面与下层压电振子上表面接触但不连接，可根据压电发电装置发电量和压电发电装置纵向结构尺寸的要求增减压电振子的数量。

所述压块上的接触点设计成圆形，将车轮的作用力分解成水平和垂直两个方向的力。

为减小压块受力对直线轴承产生的扭矩，应尽量地减小接触点到直线轴承的距离，因此采用4个直线轴承，并不会产生干涉。

所述的接插件分布在压电发电装置箱体的四周，当压电发电装置横向和纵向扩展时，接插件与各压电发电装置的电路板连接。