[发明专利]一种点支承浮置板轨道用多级压电俘能装置

说明书

本发明公开了一种点支承浮置板轨道用多级压电俘能装置，属于压电俘能技术领域。它包括壳体，其为柱状结构，壳体内沿轴向贯穿形成有呈柱状的俘能元胞腔；端板，其有两个，分别盖合在俘能元胞腔的顶面和底面上；俘能元胞，其置于俘能元胞腔中；所述俘能元胞自上而下包括有弹簧、堆叠俘能柱、弹簧、质量球、弹簧、堆叠俘能柱和弹簧依次连接；所述质量球表面套接有弯曲俘能板，弯曲俘能板外侧壁与俘能元胞腔内侧壁固定连接。本发明能在有限的轨道交通隧道空间中实现压电俘能，通过本装置的结构布置，能充分利用振动能量进行d31和d33模式多级的俘能，极大的提高了压电俘能效率，具有结构简单、设计合理、易于制造的优点。

技术领域

本发明属于压电俘能技术领域，更具体地说，涉及一种点支承浮置板轨道用多级压电俘能装置。

背景技术

近年来，随着城市的发展，规模及人口数量日益扩大，轨道交通作不仅缓解了城市的拥堵，也给人们带来了巨大的便利，在轨道交通运营期间，对列车运行环境的长期监测有助于人们了解线路运营状况，保障行车安全，但监测传感器网络节点的生命周期严重依赖于电池寿命，可以说，能源供给问题是制约监测传感器的关键因素。

现已有一些采用压电俘能理论来从地铁中获取能量的实例，利用地铁运行时通过浮置板轨道产生的振动能量来发电，例如中国专利公开号CN 112054717 A公布的一种压电式能量采集装置及在浮置板轨道上的应用与方法，其做法是将压电俘能结构与钢弹簧支承串联进行电能俘获，但这类方法有以下局限性：（1）在原有钢弹簧支承的基础上串联加入压电俘能装置，增加了浮置板被支承顶起的高度，在隧道等对空间限界要求较高的区域可能会影响该压电俘能装置的适用性；（2）该压电俘能装置采用单一的d33模式来进行能量俘获，俘能效率不高。

经检索，中国专利公开号：CN 111726035 A；公开日：2020年9月29日；公开了一种调谐质量压电俘能器及其制造方法，压电俘能器包括：阻尼件、弹簧件、质量块、固定件和俘能件；所述质量块与所述固定件之间设置有所述阻尼件、弹簧件和俘能件，且所述质量块与所述固定件相互平行设置；所述阻尼件的一端设置在所述固定件的中部，另一端设置在所述质量块的中部；所述阻尼件的四周间隔设有所述俘能件和所述弹簧件；所述俘能件的一端和所述弹簧件的一端均与所述固定件相连，所述俘能件的另一端和所述弹簧件的另一端均与所述质量块相连。该申请案的压电俘能器通过阻尼件将其吸附的能量将集中传递到俘能件上，使俘能件变形增大产生电能增多，使得俘能效率提高，虽然解决了现有压电俘能装置俘能效率低的问题，但是该申请案的压电俘能器结构尺寸大，对安装空间需求较大，无法有效适用于浮置板轨道处的有限空间中。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，根据本发明的一方面，提供了一种点支承浮置板轨道用多级压电俘能装置，该装置包括：

壳体，其为柱状结构，壳体内沿轴向贯穿形成有呈柱状的俘能元胞腔；

端板，其有两个，分别盖合在俘能元胞腔的顶面和底面上；

俘能元胞，其置于俘能元胞腔中；

所述俘能元胞自上而下包括有弹簧、堆叠俘能柱、弹簧、质量球、弹簧、堆叠俘能柱和弹簧依次连接；

所述质量球表面套接有弯曲俘能板，弯曲俘能板外侧壁与俘能元胞腔内侧壁固定连接。

根据本发明实施例的点支承浮置板轨道用多级压电俘能装置，可选地，所述俘能元胞中弯曲俘能板有两个，分别套接在质量球的上半表面和下半表面上。

根据本发明实施例的点支承浮置板轨道用多级压电俘能装置，可选地，所述堆叠俘能柱包括：

电极一，其为柔性电极；

压电层一，其由压电材料构成；

电极一与压电层一沿俘能元胞腔轴向交替周期性排布，相邻的电极一与压电层一通过环氧树脂紧密贴合。