[實(shí)用新型]一種路面能量收集裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420361008.6
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN204145333U
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫春華;尚廣慶;杜建紅;劉杰
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州市職業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02J7/32
• 代理公司: 蘇州銘浩知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32246
• 代理人: 王軍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種路面能量收集裝置的改進(jìn)，特別是一種適宜于路面道路工程安裝、具有較好的低頻寬帶隨機(jī)共振特性的路面能量收集裝置。?

背景技術(shù)

隨著車輛數(shù)量的增加，其對路面環(huán)境的影響越來越大。行駛的車輛不可避免的給路面帶來壓力和沖擊，引起路面內(nèi)部縱橫兩方面的應(yīng)變和應(yīng)力，所產(chǎn)生的能量既產(chǎn)生振動、噪音，嚴(yán)重影響路面壽命和周圍環(huán)境。為了將這部分能量回收利用，一些能量收集裝置已經(jīng)被開發(fā)出。這其中利用壓電材料的正壓電效應(yīng)所開發(fā)的壓電發(fā)電裝置，具有俘能效率高、能量密度大、工作可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、無污染、成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，從環(huán)境振動或噪聲中提取能量的性能最好，成為一種行之有效的好方法，受到了廣泛的重視。

中國專利CN2591264Y，公布了一種路面壓電式發(fā)電裝置。該發(fā)明包括路面覆蓋板、其下方凹坑、坑內(nèi)縱橫梁和貼于其上的含有多層疊合壓電片的壓電發(fā)電裝置。當(dāng)車輛駛過路面覆蓋板時，覆蓋板產(chǎn)生的壓力使梁上的壓電片發(fā)生變形，從而獲得電能。這一專利思路非?？茖W(xué)，然而此專利所保護(hù)的技術(shù)沒能將發(fā)電裝置與路面結(jié)構(gòu)有機(jī)的結(jié)合起來，安裝時將會對路面路基結(jié)構(gòu)造成很到的破壞，使得該系統(tǒng)既無法連續(xù)鋪設(shè)，也有一定的安全隱患。

中國專利CN?200510041604.1公布了一種利用公路系統(tǒng)振動能量壓電發(fā)電的方法及其系統(tǒng)。該專利將壓電裝置鋪設(shè)于路面內(nèi)或直接用壓電材料作為路面的組成部分，利用振動產(chǎn)生電能，并作為電力供應(yīng)加以儲存和利用。該專利將壓電發(fā)電裝置與路面結(jié)構(gòu)有機(jī)地結(jié)合，方便了施工和改造。但該裝置可收集的能量很有限。

中國專利CN?103066883?A公布了一種橋影式路面能量收集裝置。采用梯形及月牙形結(jié)構(gòu)的壓電俘能器，提高了能量的收集效率。但該裝置采用傳統(tǒng)的線性壓電振子，只有工作于共振狀態(tài)才能取得好的效果，而一旦偏離共振，其電能輸出會顯著減小。而多變的路況，使其難以處于共振狀態(tài)。

國外，2008年以色列的一個科研小組研制出了一種可用于路面、軌道及跑道的能量收集系統(tǒng)，并進(jìn)行了路面測試。其所采用的為層疊式的壓電俘能器。

縱觀國內(nèi)外的研究，目前用于路面能量收集的常用俘能器主要有：Multilayer、Cymbal、Moonie、Bridge、Thunder、MFC和Bimorph等。但相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的壓電俘能器或剛度不夠，或能量轉(zhuǎn)化效率低，或能量傳輸系數(shù)小，很難滿足道路能量收集的要求。線性懸臂梁式壓電俘能器雖然在其他領(lǐng)域中多有成功應(yīng)用案例。但由于其自然頻率較高、頻帶窄，被認(rèn)為不適宜應(yīng)用于像路面這種低頻帶寬、大應(yīng)力振動能量的收集。為此，我們研發(fā)了一種適宜于路面道路工程安裝、具有較好的低頻寬帶隨機(jī)共振特性的路面能量收集裝置。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種適宜于路面道路工程安裝、具有較好的低頻寬帶隨機(jī)共振特性的路面能量收集裝置。?

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種路面能量收集裝置，包括箱體、密封圈、壓板、陣列懸臂梁壓電俘能器、振動塊；所述振動塊設(shè)置在箱體的中部；所述振動塊與箱體的底部之間設(shè)置有壓簧；所述陣列懸臂梁壓電俘能器成對地設(shè)置在振動塊上；所述陣列懸臂梁壓電俘能器，包含懸臂梁；所述懸臂梁上設(shè)置有壓電層；所述懸臂梁的末端設(shè)置有第一永磁鐵；與第一永磁鐵對應(yīng)的箱體的內(nèi)壁上設(shè)置有第二永磁鐵；所述第一永磁鐵與第二永磁鐵相鄰端的極性相同；所述壓板與箱體通過密封圈封閉配合；所述壓板的下表面壓住振動塊的上端。?

優(yōu)選的，設(shè)置在振動塊上的陣列懸臂梁壓電俘能器有多對。

優(yōu)選的，設(shè)置在振動塊上的陣列懸臂梁壓電俘能器有多層。

優(yōu)選的，設(shè)置在振動塊上的陣列懸臂梁壓電俘能器并聯(lián)或串聯(lián)連接。

優(yōu)選的，所述密封條由橡膠或油氈制成。

優(yōu)選的，所述懸臂梁的上表面和下表面分別設(shè)置有壓電層；所述壓電層由壓電陶瓷片制成。

由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：?

本實(shí)用新型所述的路面能量收集裝置，陣列懸臂梁壓電俘能器采用懸臂梁式結(jié)構(gòu)，并利用永磁鐵作為懸臂梁自由端的質(zhì)量塊，使得系統(tǒng)可以工作在低頻寬帶隨機(jī)共振式的狀態(tài)，更加符合路面振動特性；并利用彈簧進(jìn)行頻率的泵捕，使陣列懸臂梁壓電俘能器可以持久工作，從而增加了裝置的能量收集時間，提高了能量收集效果；本實(shí)用新型適宜于路面道路工程安裝、具有較好的低頻寬帶隨機(jī)共振特性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步說明：