[發明專利]一種壓電發電旋轉式換能裝置

有效

• 申請號: 201710157952.8
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106899231B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 王朝輝;王海梁;李彥偉;石鑫;高志偉;王帥;趙健雄
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷;王孝明

本發明提供了一種壓電發電旋轉式換能裝置，包括頂板、底板和圓環側壁形，萬向螺紋傳動桿的球形端頭安裝在承力板上的萬向限位洞內；所述的萬向螺紋傳動桿的螺紋桿體上配合安裝有內螺紋太陽傳動齒輪盤，行星架轉動筒與內螺紋太陽傳動齒輪盤的轉動中心相同；所述的行星架轉動筒外壁上沿著徑向均勻輻射狀布設有多個擠壓臂，擠壓臂的端部設置有擠壓端頭；相鄰兩個電極固定架的一對電極卡槽內安裝有一個片狀壓電換能器，行星架轉動筒轉動時擠壓端頭能夠與片狀壓電換能器擠壓接觸，片狀壓電換能器彎曲變形產生電能。本發明的裝置應力轉化效果好，能量轉換效率高，耐久性很高，結構簡單、安全性高、操作簡便、便于維修。

技術領域

本發明屬于道路工程領域，涉及壓電發電技術，具體涉及一種壓電發電旋轉式換能裝置。

背景技術

隨著碳石能源的逐漸枯竭，新能源的研究利用已迫在眉睫。作為清潔能源的壓電發電路面技術日漸受到越來越廣泛的關注，該技術可通過壓電效應對道面內部振動能量進行轉化收集，清潔無污染，經濟效益巨大。

目前，壓電發電技術應用的換能器多為堆疊式壓電換能器與單片式壓電換能器，但堆疊式壓電換能器由于成本較高，在道路工程中大面積的應用增加了許多造價，而單片式壓電換能器制作成本相對而言較為低廉，且發電電壓高，能夠滿足諸如LED燈組等小功率用電器的耗能。而已知的基于單片式壓電換能器的壓電發電裝置的設計多為懸臂梁振子類，振動的動力源行程不夠穩定，從而導致換能器的變形不一輸出無規律、能量轉換效率低下，甚至超負荷運作而發生功能性損壞。因此開發一種應力轉化穩定、能量轉換效率高、耐久性好、便于維修的壓電發電裝置是很有必要的。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于，一種壓電發電旋轉式換能裝置，解決在道路振動機械能量的收集利用過程中載荷轉化效率和能量轉化效率不理想的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案予以實現：

一種壓電發電旋轉式換能裝置，包括頂板、底板和連接頂板和底板的圓環側壁，頂板、底板和圓環側壁形成一個圓柱狀的絕緣腔體，還包括萬向螺紋傳動桿，所述的萬向螺紋傳動桿包括螺紋桿體，螺紋桿體的頂端設置有球形端頭，螺紋桿體的底端加工有方形限位孔；所述的頂板中心位置開設有中心通孔，所述的底板中心位置設置有方形限位銷，萬向螺紋傳動桿穿過中心通孔進入絕緣腔體內，萬向螺紋傳動桿底端的方形限位孔與方形限位銷配合使得萬向螺紋傳動桿只能沿著軸向運動，方形限位銷上套有第一復位彈簧，第一復位彈簧的一端頂在底板內壁上，第一復位彈簧的另一端頂在萬向螺紋傳動桿的底端；

所述的萬向螺紋傳動桿的球形端頭伸出頂板外，球形端頭安裝在承力板上的萬向限位洞內；

所述的萬向螺紋傳動桿的螺紋桿體上配合安裝有內螺紋太陽傳動齒輪盤，萬向螺紋傳動桿沿著軸向升降運動時能夠帶動內螺紋太陽傳動齒輪盤以萬向螺紋傳動桿的中心軸線為中心轉動，內螺紋太陽傳動齒輪盤通過行星傳動齒輪與行星架轉動筒之間實現齒輪傳動，行星架轉動筒與內螺紋太陽傳動齒輪盤的轉動中心相同；所述的行星架轉動筒外壁上沿著徑向均勻輻射狀布設有多個擠壓臂，擠壓臂的端部設置有擠壓端頭；

所述的圓環側壁上均勻布設有多個絕緣的電極固定架，每個電極固定架兩側各開設有一個電極卡槽，相鄰兩個電極固定架的一對電極卡槽內安裝有一個片狀壓電換能器，片狀壓電換能器的個數與擠壓端頭的個數相等，行星架轉動筒轉動時擠壓端頭能夠與片狀壓電換能器擠壓接觸，片狀壓電換能器彎曲變形產生電能；

所述的電極卡槽內安裝有與片狀壓電換能器上表面接觸的第一導電片，電極卡槽內還安裝有與片狀壓電換能器下表面接觸的第二導電片，每個片狀壓電換能器的上表面只與一個第一導電片接觸，每個片狀壓電換能器的下表面也只與一個第二導電片接觸，第一導電片和第二導電片作為片狀壓電換能器的兩個電極通過導線將電能傳輸出去。

本發明還具有如下區別技術特征：