[实用新型]一种将轨道垂向振动机械能转换为电能的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及振动能量回收技术领域，尤其是涉及一种将轨道垂向振动机械能转换为电能的装置。

背景技术

轨道车辆的运行引起了轨道系统的强烈振动，这些振动所产生的能量大部分被轨道本身、轨枕和路基所吸收并消耗。这些振动不但对环境产生不利的影响，其中一部分还转化为噪声向周围辐射，所以在当今能源短缺的背景下，对轨道振动的能量进行回收是有意义的。将轨道振动的机械振动能量转换为电能主要通过压电转换的方法。压电转换结构简单、可靠性高、且转换电压较高、无需变压器，并可达到相对较高的功率密度。目前的压电轨道振动能量回收方法，难以承受轨道垂向振动的巨大能量，特别是对于短暂(瞬间)集中载荷作用下的振动能量尚无更好的回收方法，现有的技术中，缺乏从全局的高度对轨道振动能量回收系统进行优化设计，达到高效回收振动能量的目的有效方法。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单可靠、节能环保的将轨道垂向振动机械能转换为电能的装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种将轨道垂向振动机械能转换为电能的装置，安装在轨道的轨枕与道床之间，该装置包括承载板、鼓型压电振子、导向孔板和基座板，所述的基座板安装在道床上，所述的导向孔板设在基座板上，所述的鼓型压电振子嵌入导向孔板内，所述的承载板设在鼓型压电振子上，并安装在轨枕下方，所述的鼓型压电振子与同步提取接口电路连接。

进一步的，所述的鼓型压电振子设有多个，各鼓型压电振子并联连接。

进一步的，所述的鼓型压电振子内部采用串联连接，鼓型压电振子之间采用并联连接。

进一步的，所述的鼓型压电振子由支撑环、铜基板双面压电陶瓷和连接导线组成，所述的铜基板双面压电陶瓷设在支撑环上，所述的连接导线与铜基板双面压电陶瓷连接。

进一步的，所述的承载板和基座板，与鼓型压电振子相接触的面上均设有突起。

进一步的，所述的突起的高度为3～4mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1)本实用新型利用垂向振动能量采集模块对轨道垂向振动能量进行采集，达到高效回收轨道振动能量的目的；

2)本实用新型结构简单、可靠性高，在节能减排方面有积极意义。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1-图2所示，一种将轨道垂向振动机械能转换为电能的装置，安装在轨道的轨枕6与道床5之间，铁轨7设在轨枕6上，该装置包括承载板1、鼓型压电振子2、导向孔板3和基座板4，所述的基座板4安装在道床5上，所述的导向孔板3设在基座板4上，所述的鼓型压电振子2嵌入导向孔板3内，所述的承载板1设在鼓型压电振子2上，并安装在轨枕6下方，所述的鼓型压电振子2与同步提取接口电路8连接。鼓型压电振子2设有多个，各鼓型压电振子并联连接。鼓型压电振子2由支撑环、铜基板双面压电陶瓷和连接导线组成，所述的铜基板双面压电陶瓷设在支撑环上，所述的连接导线与铜基板双面压电陶瓷连接，铜基板双面压电陶瓷的型号可选为PZT-5H。

承载板1和基座板5，与鼓型压电振子2相接触的面上均设有突起，用以压迫鼓型压电振子，所述的突起的高度为3～4mm。

由于轨道结构的重复性和连续性，该装置可以在轨枕下连续安装多个。

上述装置安装时，首先将鼓型压电振子安装在导向孔板内，采用并联连接各个鼓型压电振子，然后将垂向振动能量采集模块安装在轨枕下，使承载板密贴轨枕下表面，并将基座板下部的道床垫实。

上述装置的工作过程如下；

当轨道列车接近并通过安装有轨道垂向振动能量采集装置的轨枕时，轨枕产生振动并向下压迫承载板，承载板和基座板上的突起共同作用，使鼓型压电振子产生弯曲形变，压电振子将这种形变转换为电能输出。由于压电振子中的电场极化作用，压电振子中的电荷产生移动，压电振子电极之间产生电位差，通过到导线将这些电荷引出，完成轨道垂向振动的机械能向电能的转换。鼓型压电振子内部首先通过串联的方法连接，以提高输出电压。各个鼓型压电振子通过并联方法连接，提高输出电流。