[实用新型]一种路面能量收集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种路面能量收集装置的改进，特别是一种适宜于路面道路工程安装、具有较好的低频宽带随机共振特性的路面能量收集装置。 

背景技术

随着车辆数量的增加，其对路面环境的影响越来越大。行驶的车辆不可避免的给路面带来压力和冲击，引起路面内部纵横两方面的应变和应力，所产生的能量既产生振动、噪音，严重影响路面寿命和周围环境。为了将这部分能量回收利用，一些能量收集装置已经被开发出。这其中利用压电材料的正压电效应所开发的压电发电装置，具有俘能效率高、能量密度大、工作可靠、适应性强、无污染、成本低等突出优点，从环境振动或噪声中提取能量的性能最好，成为一种行之有效的好方法，受到了广泛的重视。

中国专利CN2591264Y，公布了一种路面压电式发电装置。该发明包括路面覆盖板、其下方凹坑、坑内纵横梁和贴于其上的含有多层叠合压电片的压电发电装置。当车辆驶过路面覆盖板时，覆盖板产生的压力使梁上的压电片发生变形，从而获得电能。这一专利思路非常科学，然而此专利所保护的技术没能将发电装置与路面结构有机的结合起来，安装时将会对路面路基结构造成很到的破坏，使得该系统既无法连续铺设，也有一定的安全隐患。

中国专利CN 200510041604.1公布了一种利用公路系统振动能量压电发电的方法及其系统。该专利将压电装置铺设于路面内或直接用压电材料作为路面的组成部分，利用振动产生电能，并作为电力供应加以储存和利用。该专利将压电发电装置与路面结构有机地结合，方便了施工和改造。但该装置可收集的能量很有限。

中国专利CN 103066883 A公布了一种桥影式路面能量收集装置。采用梯形及月牙形结构的压电俘能器，提高了能量的收集效率。但该装置采用传统的线性压电振子，只有工作于共振状态才能取得好的效果，而一旦偏离共振，其电能输出会显著减小。而多变的路况，使其难以处于共振状态。

国外，2008年以色列的一个科研小组研制出了一种可用于路面、轨道及跑道的能量收集系统，并进行了路面测试。其所采用的为层叠式的压电俘能器。

纵观国内外的研究，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。但相关研究发现，现有的压电俘能器或刚度不够，或能量转化效率低，或能量传输系数小，很难满足道路能量收集的要求。线性悬臂梁式压电俘能器虽然在其他领域中多有成功应用案例。但由于其自然频率较高、频带窄，被认为不适宜应用于像路面这种低频带宽、大应力振动能量的收集。为此，我们研发了一种适宜于路面道路工程安装、具有较好的低频宽带随机共振特性的路面能量收集装置。 

实用新型内容

本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种适宜于路面道路工程安装、具有较好的低频宽带随机共振特性的路面能量收集装置。 

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种路面能量收集装置，包括箱体、密封圈、压板、阵列悬臂梁压电俘能器、振动块；所述振动块设置在箱体的中部；所述振动块与箱体的底部之间设置有压簧；所述阵列悬臂梁压电俘能器成对地设置在振动块上；所述阵列悬臂梁压电俘能器，包含悬臂梁；所述悬臂梁上设置有压电层；所述悬臂梁的末端设置有第一永磁铁；与第一永磁铁对应的箱体的内壁上设置有第二永磁铁；所述第一永磁铁与第二永磁铁相邻端的极性相同；所述压板与箱体通过密封圈封闭配合；所述压板的下表面压住振动块的上端。 

优选的，设置在振动块上的阵列悬臂梁压电俘能器有多对。

优选的，设置在振动块上的阵列悬臂梁压电俘能器有多层。

优选的，设置在振动块上的阵列悬臂梁压电俘能器并联或串联连接。

优选的，所述密封条由橡胶或油毡制成。

优选的，所述悬臂梁的上表面和下表面分别设置有压电层；所述压电层由压电陶瓷片制成。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点： 

本实用新型所述的路面能量收集装置，阵列悬臂梁压电俘能器采用悬臂梁式结构，并利用永磁铁作为悬臂梁自由端的质量块，使得系统可以工作在低频宽带随机共振式的状态，更加符合路面振动特性；并利用弹簧进行频率的泵捕，使阵列悬臂梁压电俘能器可以持久工作，从而增加了装置的能量收集时间，提高了能量收集效果；本实用新型适宜于路面道路工程安装、具有较好的低频宽带随机共振特性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：