[實用新型]一種路面能量收集裝置

有效

• 申請號: 201420361008.6
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN204145333U
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 孫春華;尚廣慶;杜建紅;劉杰
• 申請（專利權）人: 蘇州市職業大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02J7/32
• 代理公司: 蘇州銘浩知識產權代理事務所(普通合伙) 32246
• 代理人: 王軍

技術領域

本實用新型涉及一種路面能量收集裝置的改進，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共振特性的路面能量收集裝置。?

背景技術

隨著車輛數量的增加，其對路面環境的影響越來越大。行駛的車輛不可避免的給路面帶來壓力和沖擊，引起路面內部縱橫兩方面的應變和應力，所產生的能量既產生振動、噪音，嚴重影響路面壽命和周圍環境。為了將這部分能量回收利用，一些能量收集裝置已經被開發出。這其中利用壓電材料的正壓電效應所開發的壓電發電裝置，具有俘能效率高、能量密度大、工作可靠、適應性強、無污染、成本低等突出優點，從環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電裝置。該發明包括路面覆蓋板、其下方凹坑、坑內縱橫梁和貼于其上的含有多層疊合壓電片的壓電發電裝置。當車輛駛過路面覆蓋板時，覆蓋板產生的壓力使梁上的壓電片發生變形，從而獲得電能。這一專利思路非常科學，然而此專利所保護的技術沒能將發電裝置與路面結構有機的結合起來，安裝時將會對路面路基結構造成很到的破壞，使得該系統既無法連續鋪設，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振動能量壓電發電的方法及其系統。該專利將壓電裝置鋪設于路面內或直接用壓電材料作為路面的組成部分，利用振動產生電能，并作為電力供應加以儲存和利用。該專利將壓電發電裝置與路面結構有機地結合，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構的壓電俘能器，提高了能量的收集效率。但該裝置采用傳統的線性壓電振子，只有工作于共振狀態才能取得好的效果，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。

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，并進行了路面測試。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。但相關研究發現，現有的壓電俘能器或剛度不夠，或能量轉化效率低，或能量傳輸系數小，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域中多有成功應用案例。但由于其自然頻率較高、頻帶窄，被認為不適宜應用于像路面這種低頻帶寬、大應力振動能量的收集。為此，我們研發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共振特性的路面能量收集裝置。?

實用新型內容

本實用新型目的是為了克服現有技術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共振特性的路面能量收集裝置。?

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：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；所述振動塊設置在箱體的中部；所述振動塊與箱體的底部之間設置有壓簧；所述陣列懸臂梁壓電俘能器成對地設置在振動塊上；所述陣列懸臂梁壓電俘能器，包含懸臂梁；所述懸臂梁上設置有壓電層；所述懸臂梁的末端設置有第一永磁鐵；與第一永磁鐵對應的箱體的內壁上設置有第二永磁鐵；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。?

優選的，設置在振動塊上的陣列懸臂梁壓電俘能器有多對。

優選的，設置在振動塊上的陣列懸臂梁壓電俘能器有多層。

優選的，設置在振動塊上的陣列懸臂梁壓電俘能器并聯或串聯連接。

優選的，所述密封條由橡膠或油氈制成。

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

由于上述技術方案的運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點：?

本實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構，并利用永磁鐵作為懸臂梁自由端的質量塊，使得系統可以工作在低頻寬帶隨機共振式的狀態，更加符合路面振動特性；并利用彈簧進行頻率的泵捕，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共振特性。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型技術方案作進一步說明：