[實用新型]壓電換能晶體多路輸出裝置

有效

• 申請號: 201420157657.4
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN203859704U
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 王愷;劉湘平
• 申請（專利權）人: 中國市政工程西北設計研究院有限公司浙江分院;王愷
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明屬于軌道交通利用壓電產生再生能源的領域。

背景技術

近年來利用壓電在軌道交通上產生再生能源的技術已逐步被人們利用，但壓電晶體的適用頻率與晶體本身的厚度成反比，亦即機械壓力的變化頻率越高，晶體要越薄，為適應列車輪軌的高速運行的壓力頻率，壓電晶體就要制作的很薄，而鑒于鋼軌與軌枕的接觸處的尺寸精度遠不足以適用過薄的壓電晶體，這就使壓電晶體產生壓電效率大大降低，本案正是為解決此問題而設計的裝置。

發明內容

本發明是在輪軌交通中將壓電技術轉換成電能時，因列車高速運行引起機械壓力轉換電能的頻率過高影響產生電能效率而提出的。輪軌列車在高速運行時，輪間在通過某點時的頻率是很高的，根據壓電晶體產生極化電壓的特性，機械壓力產生的頻率越高，同樣厚度壓電晶體的極化效率就越低，而壓電晶體在鋼軌底部與軌枕接觸處的厚度很難調整，過薄的壓電晶體受壓的敏感度會大大降低，如此就提出一個在不限制列車運行速度的前提下提高壓電效率的問題。通常壓電晶體的引出線是順軌枕以并聯方式依次接出連線的，這就會造成以上問題。本案是將壓電晶體以多路按不同點號分別并聯接入壓電晶體的，以此方法來降低輪軌碾壓頻率。

技術方案

本案是考慮到為了產生壓電效應的連續性又不至于發生太高的頻率而降低效率，在區間列車高速運行區域將壓電換能晶體以奇、偶跳接的方式分別并聯成兩路線，這樣在列車高速運行時，進入處理系統的奇、偶雙脈沖高壓電的頻率是單路的1／2，因此可有效的將頻率降低一倍而提高壓電輸出效率，具體接線時可用不同顏色的線來操作。在靠近車站兩側、小半徑曲線及坡道兩側可能產生正、負加速度等的行車緩慢區域內，將軌枕的兩側仍以并聯方式依次接出連線。連接后的總線接入脈沖高壓電處理裝置，處理裝置內設有壓電脈沖半波電壓計算機自動收集調整之功能，調整后進行整流，之后再進行逆變為工頻電后，將其輸入電網，也可以將整流后的直流電送入蓄電池作為備用電源或專用電源。

軌道交通的軌枕數量一般是1500根／km左右，此數據根據車速及其他條件設計時略有不同；每輛車有4對車輪(動車、高鐵也有6對車輪的)，分別設在車輛的兩端；以在城市軌道交通上實施為例，以4對車輪、最高限速70km／h計算，車輛通過1公里路程的時間約為51秒，也就是說在通過換算后51秒內單個車輪要壓過1500根軌枕，平均每秒壓過29根軌枕，亦即是單個車輪在單側所產生的脈沖高壓電的半波頻率是29Hz，在本案的雙輸出配線中，總頻率未變但單根線的輸出變為29Hz的0.5倍，因而可有效地提高產生壓電的效率。

有意義效果

1、本案是在沒有增加附帶設施的情況下，可大大提高輪軌列車壓電再生能源的生能效率。

附圖說明

圖1是軌道交通壓電換能晶體所處位置示意圖；

圖2是壓電換能晶體位置詳圖；

圖3是壓電換能晶體高速行駛區的多路輸出接線圖；

圖4是壓電換能晶體低速行駛區的單路輸出接線圖；

圖中1是鋼軌，2是壓電轉換晶體，3是減振板，4是軌枕，5是列車高速運行區的奇數接線，6是列車高速運行區的偶數接線，7是列車低速運行區的接線法，8是計算機頻率調整裝置，9是奇數接線法的計算機調整裝置，10是偶數接線法的計算機調整裝置，11是經過奇、偶數(圖3)計算機調整裝置后或圖4中單一路徑的整流逆變系統。

具體實施方式

當列車車輪從鋼軌頂部1壓過時，鋼軌底部的壓力壓向壓電轉換晶體2，此壓力由減震板3繼續向下傳至軌枕4而擴散于道床上；當列車在高速運行區運行時，由圖3中從奇數5及偶數6壓電晶體中輸出高壓電后，再分別送入奇、偶數接線法的計算機調整裝置9和10并對其高壓電進行頻率調整，調整后的高壓電送入整流逆變系統11，將其變為工頻電后可送入電網，或進一步整流送入蓄電池作為備用電源或專用電源；圖4中7是低速行駛區從每根軌枕與鋼軌接觸處連續并聯輸出的方式，由此輸入計算機頻率調整裝置8后，再將調整后的高壓電送入整流逆變系統11。由逆變器出來的就是可用的工頻電了。