一种基于无铅压电陶瓷的可发电减速带制造技术

本发明专利技术公开了一种基于无铅压电陶瓷的可发电减速带，包括减速带本体，减速带本体的下侧设有若干蜂窝孔，减速带本体的下部连接有绝缘板，绝缘板上固定有若干压电振子，且压电振子置于蜂窝孔中，所述压电振子产生的电量通过整流电路转换输出。本发明专利技术采用无铅压电陶瓷，制成压电振子，再通过整流电路将其产生的电荷转化成直流电压输出，从而达到将汽车通过减速带时的振动能转换成电能，以满足道路信号灯的日常供电需求。

Electric generating deceleration belt based on leadless piezoelectric ceramic

The invention discloses a lead-free piezoelectric ceramics can be power based on deceleration zone, including deceleration deceleration with lower body, body is provided with a plurality of honeycomb holes, the lower belt is connected with a reducer body insulating board, there are a number of piezoelectric vibrator is fixed on an insulating plate, and the piezoelectric vibrator is placed in a honeycomb hole. The pressure electric oscillator generated by the rectifier circuit switching output. The invention adopts lead-free piezoelectric ceramics, piezoelectric vibrator is made, then the charge is converted into DC voltage output by the rectifying circuit, so as to achieve the car through the deceleration vibration with time can be converted into electrical energy, in order to meet the daily requirements of power supply road signal lamp.

【技术实现步骤摘要】
一种基于无铅压电陶瓷的可发电减速带
本专利技术属于电子陶瓷材料应用领域，具体涉及一种基于无铅压电陶瓷的可发电减速带。
技术介绍
能源和环境是21世纪人类所关注的最重要的两大主题。随着经济的发展，煤、石油等化石能源资源因不断消耗而日益减少，世界各国都在大力发展各种可再生能源，希望能够将环境中可以回收利用的能量进行收集和转换。一方面人们对能源的质量要求不断提高；另一方面人们的环保意识也日益增强，加之长期使用化石能源带来的一系列环境问题日益突出，对清洁、环保、可靠、廉价的新能源研究与利用已成为热点。近年来利用压电材料进行能量收集的技术方法越来越受到人们关注。使用压电材料制作的压电发电装置具有环保、结构简单，成本低，易于实现等优点。但目前常见的压电材料往往含铅，制作过程未能满足环保需求。如锆钛酸铅(PZT)是目前市场上常用于传感器和转换器的压电材料，但其含有有毒元素铅对环境和人体有害，因此迫切需要开发无铅压电材料来替代含铅压电材料。另外，机械振动能普遍存在于我们的日常生活环境中，道路、桥梁、车辆、机床等各种生产或生活设备中都存在机械振动能量。如何将振动能通过压电效应转换为电能并加以利用，是近年来的一个技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于无铅压电陶瓷的可发电减速带，以克服现有技术中的问题，本专利技术采用无铅压电陶瓷，制成压电振子，再通过整流电路将其产生的电荷转化成直流电压输出，从而达到将汽车通过减速带时的振动能转换成电能，以满足道路信号灯的日常供电需求。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于无铅压电陶瓷的可发电减速带，包括减速带本体，减速带本体的下侧设有若干蜂窝孔，减速带本体的下部连接有绝缘板，绝缘板上固定有若干压电振子，且压电振子置于蜂窝孔中，所述压电振子产生的电量通过整流电路转换输出。进一步地，所述的压电振子为无铅压电陶瓷材料，所述无铅压电陶瓷的分子式为Ba(Ti0.8Zr0.2)O3-x(Ba0.7Ca0.3)TiO3，其中x＝0.2～0.8，x为摩尔分数。进一步地，所述的压电振子的制备方法为：步骤一：按照无铅压电陶瓷的分子式称取原料BaZrO3、BaCO3、CaCO3以及TiO2，将各原料混合后进行球磨处理得到混合料；步骤二：将混合料煅烧处理后研磨得到陶瓷粉末A；步骤三：将陶瓷粉末A进行球磨处理，烘干然后研磨得到陶瓷粉末B；步骤四：将陶瓷粉末B压成圆柱形，然后进行烧结得到陶瓷柱；步骤五：将陶瓷柱的两个端面涂银，然后烧制得到压电振子前体；步骤六：将压电振子前体在直流电场下进行极化处理，即得到压电振子。进一步地，步骤一中采用无水乙醇作为溶剂进行球磨，球磨时间为3-4h，球磨机转速为45-55r/s。进一步地，步骤二中煅烧温度为1350℃，时间为3h。进一步地，步骤三中采用无水乙醇作为溶剂进行球磨，球磨时间为8-9h，球磨机转速为45-55r/s。进一步地，步骤4中烧结温度为1450℃，时间为3-3.5h。进一步地，步骤五中涂银厚度为10-20μm，烧制温度为800℃，时间为1h。进一步地，步骤六中将压电振子前体在800V/mm直流电场下极化处理1小时。进一步地，压电振子与蜂窝孔之间的间隙浇注有橡胶。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术将生活中常常被我们忽略的汽车通过减速带时的上下振动而释放的机械能，通过压电振子及配套整流电路收集并转换为电能，在道路路口等处实现路面能量的收集过程，是一种适用于道路环境的压电发电技术，为开发新型的绿色能源使用模式提供一个可行的技术方案，以此迎合对清洁能源的需求。本专利技术的压电振子采用环境友好的无铅压电材料，对人体无毒性，采用本专利技术的制备方法，烧结时不需要使用挥发性的铅氛围，大大降低了材料制备过程中的污染与毒性。同时，采用本专利技术方法制备的压电振子具备比拟传统含铅压电陶瓷锆钛酸铅的压电性能，具有较高的压电转换效率。本专利技术创新地将压电振子与减速带结合，提供了一种新型的电能收集方法，提高能量利用率。附图说明图1为压电振子串并联示意图；图2为减速带安装正视图；图3为压电振子在绝缘板上的安装示意图；图4为基于LTC3588-1整流采集电路原理图。其中，1、减速带本体；2、压电振子；3、蜂窝孔；4、绝缘板。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述：参见图2和图3，一种基于无铅压电陶瓷的可发电减速带，包括减速带本体1，减速带本体1的下侧设有若干蜂窝孔3，减速带本体1的下部连接有绝缘板4，绝缘板4上固定有若干压电振子2，且压电振子2置于蜂窝孔3中，压电振子2与蜂窝孔3之间的间隙浇注有橡胶，所述压电振子2产生的电量通过整流电路转换输出。压电振子2为无铅压电陶瓷材料，所述无铅压电陶瓷的分子式为Ba(Ti0.8Zr0.2)O3-x(Ba0.7Ca0.3)TiO3，其中x＝0.2～0.8，x为摩尔分数，制备方法为：步骤一：按照无铅压电陶瓷的分子式称取原料BaZrO3、BaCO3、CaCO3以及TiO2，精确度应至少达到十万分位量级，将各原料混合后加入盛有无水乙醇的球磨罐中，经球磨机均匀混合3-4小时，球磨机转速设置为45-55r/s，得到混合料；步骤二：将混合料烘干，加入坩埚中，在1350℃的温度下煅烧3小时，充分研磨至与原料相同大小的粉末状，得到陶瓷粉末A；步骤三：将陶瓷粉末A加入盛有无水乙醇的球磨罐中，经球磨机球磨8-9小时，球磨机转速设置为45-55r/s，然后研磨成粉状得到陶瓷粉末B；步骤四：将陶瓷粉末B压成直径1mm的圆柱形，然后在1450℃空气氛围下烧结3-3.5小时得到陶瓷柱；步骤五：将陶瓷柱的两个圆形表面涂银10-20μm，然后在800℃的温度下烧制1小时得到压电振子前体；步骤六：将压电振子前体在800V/mm直流电场下进行极化处理1小时，即得到压电振子。下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明：实施例1一种基于无铅压电陶瓷的可发电减速带，包括减速带本体1，减速带本体1的下侧设有若干蜂窝孔3，减速带本体1的下部连接有绝缘板4，绝缘板4上固定有若干压电振子2，且压电振子2置于蜂窝孔3中，压电振子2与蜂窝孔3之间的间隙浇注有橡胶，所述压电振子2产生的电量通过整流电路转换输出。压电振子2为无铅压电陶瓷材料，所述无铅压电陶瓷的分子式为Ba(Ti0.8Zr0.2)O3-x(Ba0.7Ca0.3)TiO3，其中x＝0.2，x为摩尔分数，制备方法为：步骤一：按照无铅压电陶瓷的分子式称取原料BaZrO3、BaCO3、CaCO3以及TiO2，将各原料混合后加入盛有无水乙醇的球磨罐中，经球磨机均匀混合3小时，球磨机转速设置为45r/s，得到混合料；步骤二：将混合料烘干，加入坩埚中，在1350℃的温度下煅烧3小时，充分研磨至与原料相同大小的粉末状，得到陶瓷粉末A；步骤三：将陶瓷粉末A加入盛有无水乙醇的球磨罐中，经球磨机球磨8小时，球磨机转速设置为45r/s，烘干然后研磨成粉状得到陶瓷粉末B；步骤四：将陶瓷粉末B压成直径1mm的圆柱形，然后在1450℃空气氛围下烧结3小时得到陶瓷柱；步骤五：将陶瓷柱的两个圆形表面涂银10μm，然后在800℃的温度下烧制1小时得到压电振子前体；步骤六：将压电振子前体在800V/mm直流电场下进行极化处理1小时，即得到压电振子。实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无铅压电陶瓷的可发电减速带，其特征在于，包括减速带本体(1)，减速带本体(1)的下侧设有若干蜂窝孔(3)，减速带本体(1)的下部连接有绝缘板(4)，绝缘板(4)上固定有若干压电振子(2)，且压电振子(2)置于蜂窝孔(3)中，所述压电振子(2)产生的电量通过整流电路转换输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于无铅压电陶瓷的可发电减速带，其特征在于，包括减速带本体(1)，减速带本体(1)的下侧设有若干蜂窝孔(3)，减速带本体(1)的下部连接有绝缘板(4)，绝缘板(4)上固定有若干压电振子(2)，且压电振子(2)置于蜂窝孔(3)中，所述压电振子(2)产生的电量通过整流电路转换输出。2.根据权利要求1所述的一种基于无铅压电陶瓷的可发电减速带，其特征在于，所述的压电振子(2)为无铅压电陶瓷材料，所述无铅压电陶瓷的分子式为Ba(Ti0.8Zr0.2)O3-x(Ba0.7Ca0.3)TiO3，其中x＝0.2～0.8，x为摩尔分数。3.根据权利要求2所述的一种基于无铅压电陶瓷的可发电减速带，其特征在于，所述的压电振子(2)的制备方法为：步骤一：按照无铅压电陶瓷的分子式称取原料BaZrO3、BaCO3、CaCO3以及TiO2，将各原料混合后进行球磨处理得到混合料；步骤二：将混合料煅烧处理后研磨得到陶瓷粉末A；步骤三：将陶瓷粉末A进行球磨处理，烘干然后研磨得到陶瓷粉末B；步骤四：将陶瓷粉末B压成圆柱形，然后进行烧结得到陶瓷柱；步骤五：将陶瓷柱的两个端面涂银，然后烧制得到压电振子前体；步骤六：将压电...

【专利技术属性】
技术研发人员：高景晖，胡兴好，刘泳斌，于钦学，钟力生，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61