[發明專利]一種交通荷載下基于簡支梁式的瓦特級壓電換能裝置及壓電設備

在審

• 申請號: 202110816616.6
• 申請日: 2021-07-20
• 公開（公告）號: CN113746369A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 王鵬;張浩楓;泮家耀;王軍;郭林;谷川;楊笑天
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02J7/32
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 鄭書利

1.一種交通荷載下基于簡支梁式的瓦特級壓電換能裝置，包括壓電換能器裝置，其特征是：所述壓電換能器裝置包括殼體、多個壓電梁式單元和能量收集單元，所述壓電梁式單元和能量收集單元置于殼體內，壓電梁式單元通過導線與能量收集單元電性連接，所述壓電梁式單元包括梁式支撐組件、多個壓電薄片組件和金屬傳力板，所述梁式支撐組件包括兩個相對設置的支撐構件，支撐構件呈簡支梁式結構，兩個相對設置的支撐構件的梁跨之間豎向設置金屬傳力板，多個壓電薄片組件依次穿過金屬傳力板，且多個壓電薄片組件兩端依次橫向插接于兩個支撐構件之間，多個壓電薄片組件呈簡支排列。

2.根據權利要求1所述的一種交通荷載下基于簡支梁式的瓦特級壓電換能裝置，其特征是：所述殼體包括上蓋板、下底板和側壁，側壁由分段式側壁組成，側壁分別固定在下底板外側部，所述上蓋板底部裝有橡膠緩沖層，所述下底板中刻有多組與壓電梁式單元適配的凹槽組，凹槽組包括傳力板槽和兩個支撐構件槽，所述側壁內壁具有與壓電梁式單元支撐構件對應并適配的插槽，壓電梁式單元置于殼體內時，所述壓電梁式單元的外側支撐構件沿插槽插入，支撐構件底部置于對應的支撐構件槽內，金屬傳力板置于對應的傳力板槽內。

3.根據權利要求1或2所述的一種交通荷載下基于簡支梁式的瓦特級壓電換能裝置，其特征是：所述壓電薄片組件由包括壓電陶瓷和不銹鋼基板組成，壓電陶瓷固定在不銹鋼基板上，壓電陶瓷和不銹鋼基板與導線一端焊接，所述導線另一端與能量收集單元連接。

4.根據權利要求3所述的一種交通荷載下基于簡支梁式的瓦特級壓電換能裝置，其特征是：所述能量收集單元包括整流單元和集成電路，所述整流單元為具有整流橋的線路板，多個壓電薄片組件分別通過導線與線路板上的整流橋連接，所述集成電路為能量管理芯片，所述能量管理芯片與線路板導線連接。

5.根據權利要求1或2或4所述的一種交通荷載下基于簡支梁式的瓦特級壓電換能裝置，其特征是：支撐構件側壁刻有多個均勻排布的支座槽，兩個支撐構件的支座槽相對設置，壓電薄片組件兩端分別插入支座槽內，當壓電薄片組件兩端插入支座槽內后，支座槽與壓電薄片組件之間留有位移空間，位移空間供壓電薄片組件在支座槽內位移。

6.一種交通荷載下基于簡支梁式的瓦特級壓電換能裝置，包括壓電換能器裝置，其特征是：包括壓電薄片組件、簡支支座、下底板和傳力桿，簡支支座固定在下底板上，所述簡支內具有支撐凸沿，壓電薄片組件置于支撐凸沿上，傳力棒固定在壓電薄片組件上。

7.一種基于權利要求1所述的交通荷載下基于簡支梁式的瓦特級壓電換能裝置的壓電設備，其特征是：包括多個壓電換能器裝置，多個壓電換能裝置豎向設置并由傳力裝置連接安裝，壓電換能器裝置的殼體內腔設置有多組環形壓電組件，所述環形壓電組件設于相鄰壓電薄片組件之間空隙處，所述傳力裝置包括至少兩根傳力桿、底板和上加載板，所述傳力桿依次穿過多個壓電換能裝置，傳力桿底部穿出底部壓電換能裝置與底板連接，所述傳力桿頂部延伸出頂部壓電換能器裝置并于上加載板固定，所述相鄰壓電換能裝置之間設置有中間加載板，所述傳力桿穿過壓電換能裝置時，由壓電換能器殼體的上蓋板穿入殼體內腔，并穿過環形壓電組件中間處，再由壓電換能器殼體的下底板穿出。

8.根據權利要求7所述的一種交通荷載下基于簡支梁式瓦特級壓電換能裝置的壓電設備，其特征是：所述多個壓電換能器裝置的數量優選三個，包括頂部壓電換能器、中間部壓電換能器和底部壓電換能器，中間加載板包括中加載板和下加載板，所述頂部壓電換能器和中間部壓電換能器之間設置中加載板，中間部壓電換能器與底部壓電換能器之間設置下加載板，所述上加載板與頂部壓電換能器殼體上蓋板之間設置多個第一彈力裝置，第一彈力裝置分別套接傳力桿上，所述中加載板上端部抵于頂部壓電換能器的殼體下底板底部，中加載板下端部與中間部壓電換能器的殼體上蓋板之間設置多個第二彈力裝置，第二彈力裝置分別套接在傳力桿上，所述下加載板上端面抵于中間部壓電換能器殼體下底板底部，下加載板下端面抵于底部壓電換能器殼體上蓋板頂部，所述第一彈力裝置長度大于第二彈力裝置長度。