[實(shí)用新型]一種邊緣中心雙向受力型發(fā)電路面壓電換能裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420326895.3
• 申請(qǐng)日: 2014-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203933443U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王朝輝;封棟杰;李彥偉;趙永禎;高志偉;董彪;鄭晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)安大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N2/18
• 分類號(hào): H02N2/18
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 李婷

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于道路工程領(lǐng)域，涉及換能裝置，具體涉及一種邊緣中心雙向受力型發(fā)電路面壓電換能裝置。

背景技術(shù)

我國(guó)已成為世界汽車大國(guó)，巨大的機(jī)動(dòng)車保有量意味著道路在使用壽命內(nèi)將承受幾十億次的車輛荷載。道路在行車荷載的反復(fù)作用下發(fā)生振動(dòng)、形變等狀態(tài)變化，將行車荷載所帶來(lái)的能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和應(yīng)變能，但最終以熱能或其他能量的形式耗散在道路環(huán)境中。因此，開(kāi)發(fā)出可利用此部分能量的壓電式發(fā)電路面意義重大。現(xiàn)有發(fā)電路面多依靠埋置在路面中的壓電換能器或壓電晶片的換能功效而產(chǎn)生電能。目前關(guān)于壓電技術(shù)的研究成果可制作出微型壓電換能器，埋設(shè)到路面中并不會(huì)對(duì)路面結(jié)構(gòu)造成較大改變，但路面內(nèi)部變形較小，能夠傳遞到換能器內(nèi)部產(chǎn)生力電轉(zhuǎn)換效應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變更是微乎其微，力電轉(zhuǎn)換效率較低，達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用條件的要求。壓電晶片埋置在路面中除存在上述缺陷以外，在車輛荷載作用下，集料的凸起或者棱角易施加給其較大的作用力，超過(guò)極限強(qiáng)度而產(chǎn)生破壞，導(dǎo)致壓電功能失效，使用壽命較短。由此可見(jiàn)，開(kāi)發(fā)出一種新型路用壓電換能器，在不影響道路結(jié)構(gòu)并具備較大抗破壞強(qiáng)度的情況下，能夠放大路面內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變作用以提高力電轉(zhuǎn)換效率，具備重大研究意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種邊緣中心雙向受力型發(fā)電路面壓電換能裝置，提高極限破壞強(qiáng)度，增大壓電片變形空間，提高道路荷載作用下的力電轉(zhuǎn)換效率。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種邊緣中心雙向受力型發(fā)電路面壓電換能裝置，包括剛性側(cè)壁和固定于其底面的剛性底板及扣蓋在其頂部的剛性頂板，在剛性側(cè)壁的頂端位置和頂端剛性頂板之間粘貼固定一圈彈性橡膠墊，整體組合構(gòu)成一個(gè)能夠承受荷載作用的剛性保護(hù)外殼；

在剛性保護(hù)外殼內(nèi)，剛性底板的中心設(shè)置有剛性支柱，在剛性支柱的表面粘貼固定一個(gè)在應(yīng)力應(yīng)變作用下可產(chǎn)生電能的薄板式壓電晶片，在薄板式壓電晶片的外側(cè)邊緣區(qū)域粘貼固定一個(gè)可傳遞荷載作用力的彈性施壓片，彈性施壓片的頂面與頂端剛性頂板緊密接觸；薄板式壓電晶片的上下表面各連接有一條導(dǎo)線，剛性側(cè)壁上設(shè)置有一個(gè)導(dǎo)線輸出孔以布設(shè)導(dǎo)線。

本實(shí)用新型還具有如下技術(shù)特征：

所述的剛性保護(hù)外殼為圓筒狀。

所述的彈性施壓片為圓形外凸式彈性施壓片。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益技術(shù)效果：

本實(shí)用新型的邊緣中心雙向受力型發(fā)電路面壓電換能裝置可解決常規(guī)薄板式壓電晶片在道路中應(yīng)用時(shí)面臨的應(yīng)用局限，如壓電晶片與集料表面凸起位置接觸處易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象而導(dǎo)致其破壞，同時(shí)道路面層在車輛荷載作用下產(chǎn)生的變形較小，導(dǎo)致其力電轉(zhuǎn)換效率較差，電能收集困難。較常規(guī)壓電換能器相比，本實(shí)用新型上部頂板受到路面中集料任何一點(diǎn)的凸起作用均可產(chǎn)生豎向變形，結(jié)合剛性支柱和彈性施壓片的綜合作用，給予壓電晶片較大的豎向變形，可產(chǎn)生優(yōu)良的力電轉(zhuǎn)換效果；同時(shí)剛性外殼的保護(hù)作用提高了其在路面中的耐久性，延長(zhǎng)了使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)立體外觀示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)豎向剖面示意圖。

圖中各個(gè)標(biāo)號(hào)的含義為：1-剛性側(cè)壁，2-剛性底板，3-剛性頂板，4-剛性支柱，5-薄板式壓電晶片，6-彈性施壓片，7-彈性橡膠墊，8-導(dǎo)線，9-導(dǎo)線輸出孔。

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的具體內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。

具體實(shí)施方式

以下給出本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，需要說(shuō)明的是本實(shí)用新型并不局限于以下具體實(shí)施例，凡在本申請(qǐng)技術(shù)方案基礎(chǔ)上做的等同變換均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

實(shí)施例：

遵從上述技術(shù)方案，如圖1和圖2所示，本實(shí)施例給出一種邊緣中心雙向受力型發(fā)電路面壓電換能裝置，包括剛性側(cè)壁1和固定于其底面的剛性底板2及扣蓋在其頂部的剛性頂板3，在剛性側(cè)壁1的頂端位置和頂端剛性頂板3之間粘貼固定一圈彈性橡膠墊7，整體組合構(gòu)成一個(gè)能夠承受荷載作用的剛性保護(hù)外殼；

在剛性保護(hù)外殼內(nèi)，剛性底板2的中心設(shè)置有剛性支柱4，在剛性支柱4的表面粘貼固定一個(gè)在應(yīng)力應(yīng)變作用下可產(chǎn)生電能的薄板式壓電晶片5，在薄板式壓電晶片5的外側(cè)邊緣區(qū)域粘貼固定一個(gè)可傳遞荷載作用力的彈性施壓片6，彈性施壓片6的頂面與頂端剛性頂板3緊密接觸；薄板式壓電晶片5的上下表面各連接有一條導(dǎo)線8，剛性側(cè)壁1上設(shè)置有一個(gè)導(dǎo)線輸出孔9以布設(shè)導(dǎo)線8。

剛性保護(hù)外殼為圓桶狀；彈性施壓片6為圓形外凸式彈性施壓片。