[發明專利]一種軌道垂向振動能量回收裝置

有效

• 申請號: 201310287792.0
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN104283457A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 楊儉;袁天辰;劉小威;宋瑞剛
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02J7/32
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

1.一種軌道垂向振動能量回收裝置，安裝在軌道的軌枕與道床之間，其特征在于，該回收裝置包括依次連接的垂向振動能量采集模塊、同步提取接口電路和超級電容儲能模塊，所述的垂向振動能量采集模塊設置在軌枕與道床之間；

垂向振動能量采集模塊將軌道垂向振動的機械能轉換為電能，同步提取接口電路對垂向振動能量采集模塊輸出的電能進行轉換，并將轉換后的電能存儲至超級電容儲能模塊中。

2.根據權利要求1所述的一種軌道垂向振動能量回收裝置，其特征在于，所述的垂向振動能量采集模塊包括承載板、鼓型壓電振子、導向孔板和基座板，所述的基座板安裝在道床上，所述的導向孔板設在基座板上，所述的鼓型壓電振子嵌入導向孔板內，所述的承載板設在鼓型壓電振子上，并安裝在軌枕下方，所述的鼓型壓電振子與同步提取接口電路連接；

承載板在受到軌枕的垂向作用力之后，向下壓迫鼓型壓電振子，鼓型壓電振子產生彎曲變形，利用壓電效應將機械形變的能量轉換電能輸出給同步提取接口電路，導向孔板提供垂向導向作用，防止鼓型壓電振子扭曲。

3.根據權利要求2所述的一種軌道垂向振動能量回收裝置，其特征在于，所述的鼓型壓電振子設有多個，各鼓型壓電振子并聯連接。

4.根據權利要求2所述的一種軌道垂向振動能量回收裝置，其特征在于，所述的鼓型壓電振子由支撐環、銅基板雙面壓電陶瓷和連接導線組成，所述的銅基板雙面壓電陶瓷設在支撐環上，所述的連接導線與銅基板雙面壓電陶瓷連接。

5.根據權利要求2所述的一種軌道垂向振動能量回收裝置，其特征在于，所述的承載板和基座板，與鼓型壓電振子相接觸的面上均設有突起，所述的突起的高度為3～4mm。

6.根據權利要求2所述的一種軌道垂向振動能量回收裝置，其特征在于，所述的同步提取接口電路包括二極管橋式整流子電路、同步電感、電子開關、續流二極管和電容器，所述的二極管橋式整流子電路的輸入側與鼓型壓電振子連接，輸出側的一個端子依次連接同步電感、電子開關和輸出側的另一個端子，所述的續流二極管和電容器串聯后與同步電感并聯；

二極管橋式整流子電路將鼓型壓電振子輸出的交流電整流為直流，電子開關閉合，鼓型壓電振子中的電能轉移至同步電感中，當電荷從鼓型壓電振子中全部轉移，電子開關打開，同步電感中的電荷通過續流二極管轉移至電容器中。

7.根據權利要求6所述的一種軌道垂向振動能量回收裝置，其特征在于，所述的超級電容儲能模塊連接在電容器兩端。

8.根據權利要求7所述的一種軌道垂向振動能量回收裝置，其特征在于，所述的超級電容儲能模塊由多個并聯連接的超級電容陣列組成，所述的超級電容陣列由多個串聯連接的電容儲能單元組成。

9.根據權利要求8所述的一種軌道垂向振動能量回收裝置，其特征在于，所述的電容儲能單元包括超級電容單體和均壓電阻，所述的均壓電阻與超級電容單體并聯。

10.根據權利要求1所述的一種軌道垂向振動能量回收裝置，其特征在于，所述的垂向振動能量采集模塊設有多個，每個垂向振動能量采集模塊對應一個同步提取接口電路。