一种路面换能设备制造技术

本实用新型专利技术涉及发电装置技术领域，尤其涉及一种路面换能设备，用于将路面振动的机械能转换为电能，包括：封装组件、压电转换组件和导电组件，封装组件构成盒式结构，压电转换组件和导电组件均设于盒式结构的内部；压电转换组件包括若干个堆叠式压电转换单元和若干个悬臂梁式压电转换单元；导电组件将压电转换组件与外部电能收集设备连接，以将压电转换组件输出的电能传输至电能收集设备。将压电转换组件和导电组件置于由封装组件构成的盒式结构内，便于将其嵌入路面，具有加工方便、结构简单、组装快捷等优点，使得施工操作简化方便。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及发电装置
，尤其涉及一种用于将路面振动的机械能转换为电能的路面换能设备。
技术介绍
在车辆行驶在路面的过程中，无论是在沥青混凝土路面还是在水泥路面，路面内部都会产生纵横向的振动。这种路面振动的机械能可以转换为电能，并且可能的换能方式包括压电式、静电式、电磁式等。其中，压电式的换能方式具有俘能效率高、能量密度大等优点，在国内外已有部分研究。例如，以色列研制出了可用于路面、轨道和跑道的基于压电效应的能量收集系统，但该技术的具体细节并未公开，实施和推广困难。虽然，国内在压电材料和压电换能方面研究较多，但是关于将路面振动的机械能转换为电能并进行收集方面的研究不系统，各种路面换能设备存在施工复杂、刚度低、防水防腐性差等缺点。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本技术要解决的技术问题是现有路面换能设备施工复杂的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本技术提供了一种路面换能设备，用于将路面振动的机械能转换为电能，包括：封装组件、压电转换组件和导电组件，封装组件构成盒式结构，压电转换组件和导电组件均设于盒式结构的内部；压电转换组件包括若干个堆叠式压电转换单元和若干个悬臂梁式压电转换单元；导电组件将压电转换组件与外部电
能收集设备连接，以将压电转换组件输出的电能传输至电能收集设备。根据本技术，封装组件包括底板和与底板贴合相接的盖板，底板朝向盖板的一面开设有安装槽，压电转换组件和导电组件均安装于安装槽内。根据本技术，底板为边缘部较低且中间部较高的第一台阶结构，盖板为边缘部较高且中间部较低的第二台阶结构，第一台阶结构与第二台阶结构能够配合相接。根据本技术，在底板的边缘部开设有通孔，在盖板的边缘部与通孔相对应的位置开设有盲孔，通孔与盲孔内插设有连接底板和盖板的连接件。根据本技术，安装槽包括用于安装导电组件的第一凹槽、用于安装悬臂梁式压电转换单元的第二凹槽以及若干个用于安装堆叠式压电转换单元的孔槽。根据本技术，若干个孔槽在第二凹槽的两侧呈阵列式分布。根据本技术，底板与盖板之间设有用于防水的防水件。根据本技术，悬臂梁式压电转换单元包括金属基板、粘贴在金属基板上的压电陶瓷片、粘贴在金属基板上的质量块以及将金属基板固定在盒式结构内的夹持块。根据本技术，导电组件包括整流桥电路板、将压电转换组件与整流桥电路板连接的第一导线和将整流桥电路板与外部电能收集设备连接的第二导线。根据本技术，整流桥电路板的外表面喷涂有电子灌封胶。(三)有益效果本技术的上述技术方案提供的路面换能设备具有如下优点：(1)将压电转换组件和导电组件置于由封装组件构成的盒式结构内，便于将其嵌入路面，通过若干个堆叠式压电转换单元和若干个悬臂梁式压电转换单元共同作用将车辆载荷造成路面振动的机械能转换为电能，并由导电组件传输至电能收集设备，具有加工方便、结构简
单、组装快捷等优点，使得施工操作简化方便。此外，由于采用了悬臂梁式压电转换单元，使得压电转换组件不需要直接承受车辆碾压载荷，而是通过路面传递的振动波即可发电，因此该路面换能设备设置在公路两边时也可以实现将路面振动的机械能转换为电能。(2)压电转换组件和导电组件均嵌入式地安装在封装组件的安装槽内，安装方便，且能够有效避免压电转换组件和导电组件发生位移而破坏工作性能。(3)压电转换组件与导电组件的整流桥电路板连接，使得所有的堆叠式压电转换单元和悬臂梁式压电转换单元在使用时都能处于发电状态，而不会存在耗电元件。附图说明图1是本技术实施例的路面换能设备的整体结构示意图；图2是图1中示出的路面换能设备的分体结构示意图；图3是图1中示出的路面换能设备的底板的俯视示意图。图中：1：底板；11：第一台阶结构；2：盖板；21：第二台阶结构；3：安装槽；31：第一凹槽；311：电路板容纳槽；312：导线容纳槽；32：第二凹槽；33：孔槽；41：通孔；42：盲孔；5：连接件；6：夹持块；7：夹持块固定孔。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1至图3所示，本技术路面换能设备的一种实施例，本实施例的路面换能设备用于将路面振动的机械能转换为电能。本实施
例的路面换能设备包括：封装组件、压电转换组件和导电组件。封装组件构成盒式结构，压电转换组件和导电组件均设于盒式结构的内部。压电转换组件包括若干个堆叠式压电转换单元和若干个悬臂梁式压电转换单元。导电组件将压电转换组件与外部电能收集设备连接，以将压电转换组件输出的电能传输至电能收集设备。本实施例的上述路面换能设备，将压电转换组件和导电组件置于由封装组件构成的盒式结构内，便于将其嵌入路面，通过若干个堆叠式压电转换单元和若干个悬臂梁式压电转换单元共同作用将车辆载荷造成路面振动的机械能转换为电能，并由导电组件传输至电能收集设备，具有加工方便、结构简单、组装快捷等优点，使得施工操作简化方便。此外，由于采用了悬臂梁式压电转换单元，使得压电转换组件不需要直接承受车辆碾压载荷，而是通过路面传递的振动波即可发电，因此该路面换能设备设置在公路两边时也可以实现将路面振动的机械能转换为电能。具体地，如图1所示，在本实施例中，封装组件包括底板1和盖板2，盖板2与底板1贴合相接构成盒式结构，底板1朝向盖板2的一面开设有安装槽3，压电转换组件和导电组件均安装于安装槽3内。优选地，本实施例的底板1为边缘部较低且中间部较高的第一台阶结构11，盖板2为边缘部较高且中间部较低的第二台阶结构21，第一台阶结构11与第二台阶结构21能够配合相接，即第一台阶结构11与第二台阶结构21能够插接，使得底板1和盖板2贴合相接形成整体密封式的盒式结构。在底板1的边缘部开设有通孔41，在盖板2的边缘部与底板1上的通孔41相对应的位置开设有盲孔42，通孔41和盲孔42内插设有连接件5，连接件5用于连接底板1和盖板2，以使底板1和盖板2紧固连接。在本实施例中，盲孔42的内壁设有内螺纹，连接件5采用螺钉，螺钉的外螺纹与盲孔42的内螺纹配合连接。优选地，在底板1与盖板2之间设有用于防水的防水件，在本实施例中，防水件采用硅胶垫，能够起到很好的防水作用，避免水渗入盒式结构内部而
破坏压电转换组件和导电组件的工作性能。当然，封装组件构成盒式结构的形式并不局限于本实施例的底板1的第一台阶结构11和盖板2的第二台阶结构21相互配合的形式，也可以采用其它的能够构成整体盒式结构的方式。优选地，封装组件的底板1和盖板2可以采用PA+二硫化钼尼龙材料，该材料具有强度高、防水、耐磨、耐腐蚀、耐冲击、几何稳定性好、适合机床加工等优点，并且其较高的刚度能很好的将外部荷载传递到压电转换组件。当然，PA+二硫化钼尼龙板仅是一种示例，也可以采用其他具有强度高、耐腐蚀等性能的材料。在本实施例中，压电转换组件的堆叠式压电转换单元和悬臂梁式压电转换单元均能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种路面换能设备，用于将路面振动的机械能转换为电能，其特征在于，包括：封装组件、压电转换组件和导电组件，所述封装组件构成盒式结构，所述压电转换组件和所述导电组件均设于所述盒式结构的内部；所述压电转换组件包括若干个堆叠式压电转换单元和若干个悬臂梁式压电转换单元；所述导电组件将所述压电转换组件与外部电能收集设备连接，以将所述压电转换组件输出的电能传输至所述电能收集设备。

【技术特征摘要】
1.一种路面换能设备，用于将路面振动的机械能转换为电能，其特征在于，包括：封装组件、压电转换组件和导电组件，所述封装组件构成盒式结构，所述压电转换组件和所述导电组件均设于所述盒式结构的内部；所述压电转换组件包括若干个堆叠式压电转换单元和若干个悬臂梁式压电转换单元；所述导电组件将所述压电转换组件与外部电能收集设备连接，以将所述压电转换组件输出的电能传输至所述电能收集设备。2.根据权利要求1所述的路面换能设备，其特征在于，所述封装组件包括底板和与所述底板贴合相接的盖板，所述底板朝向所述盖板的一面开设有安装槽，所述压电转换组件和所述导电组件均安装于所述安装槽内。3.根据权利要求2所述的路面换能设备，其特征在于，所述底板为边缘部较低且中间部较高的第一台阶结构，所述盖板为边缘部较高且中间部较低的第二台阶结构，所述第一台阶结构与所述第二台阶结构能够配合相接。4.根据权利要求3所述的路面换能设备，其特征在于，在所述底板的边缘部开设有通孔，在所述盖板的边缘部与所述通孔相对应的位置开设有盲孔，所述通孔与所述盲孔内...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海露，曹东伟，汪林兵，何敏，徐啸尘，赵立东，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11