CN105471320A - 一种压电式道路能量收集装置 - Google Patents

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Abstract

一种压电式道路能量收集装置，本申请右顶部支承壳、中顶部支承壳、左顶部支承壳和底部支承相连形成弧形减速带外壳，底部支承的槽内有回复弹簧，底部支承上方有压电元件和内部振动发生器，压电元件在左内部支承块和右内部支承块之间，压电元件上方有垫块，每个垫块上方有一个逆变轮，逆变轮一端的转轴上有质量块，逆变轮另一端与中扭矩发生连杆中部相连，中扭矩发生连杆两端分别与左扭矩发生连杆的一端和右扭矩发生连杆的一端相连，左扭矩发生连杆与左内部支承块上端相连，右扭矩发生连杆与右内部支承块上端相连。本发明利用一套机械装置合理转变汽车碾压力，并通过压电元件将其转换成电能，实施容易，便于大范围推广。

Description

一种压电式道路能量收集装置
技术领域
本发明涉及新型能源和电子技术领域，特别是涉及一种压电式道路能量收集装置。
背景技术
近年来，社会经济的高速发展，对能源的需求日益剧增，随着传统能源逐渐枯竭，人们对新的、可持续的、清洁的能源投入越来越多的关注。现有道路的许多路口都安置了减速带，主要用来消耗汽车动能从而起到控制车速的作用。如果设计一种装置能够收集汽车通过该装置时消耗的部分能量，并将其转化为电能，从而可以提供一种新的电能来源。
目前，全国汽车保有量有1.6亿辆，若在道路主要位置铺设相应能量收集装置，发电量相当可观。专利文献CN201410561156.7和专利文献CN01420293522.0分别公开了一种收集道路能量的装置，但是，需要对汽车或道路进行一部分改造，实施较为困难，不利于大范围的普及推广。
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种压电式道路能量收集装置，利用一套机械装置合理转变汽车碾压力，并通过压电元件将其转换成电能，实施容易，便于大范围推广，为达此目的，本发明提供一种压电式道路能量收集装置，包括右顶部支承壳、压电元件、回复弹簧、底部支承、左顶部支承壳、中顶部支承壳和内部振动发生器，所述右顶部支承壳、中顶部支承壳、左顶部支承壳和底部支承相连形成弧形减速带外壳，所述底部支承开有槽，所述底部支承的槽内有一排横向设置的回复弹簧，所述底部支承上方有压电元件和内部振动发生器，所述内部振动发生器由左内部支承块、右内部支承块、左扭矩发生连杆、中扭矩发生连杆、逆变轮、右扭矩发生连杆、质量块和垫块组成，所述压电元件在左内部支承块和右内部支承块之间，所述压电元件通过刚性连接与左内部支承块和右内部支承块下部相连，所述压电元件上方有垫块，每个垫块上方有一个逆变轮，所述逆变轮一端的转轴上有质量块，所述逆变轮另一端与中扭矩发生连杆中部相连，所述中扭矩发生连杆两端分别与左扭矩发生连杆的一端和右扭矩发生连杆的一端相连，所述左扭矩发生连杆与左内部支承块上端相连，所述右扭矩发生连杆与右内部支承块上端相连。
本发明的进一步改进，所述质量块外缠绕平行于左内部支承块、右内部支承块的导线，所述压电元件上加装永磁体，以上设计后本发明还可以利用质量块旋转发电。
本发明的进一步改进，所述弧形减速带外壳前端和后端均有一对支承杆分别为左斜侧面支承杆和右斜侧面支承杆，所述左顶部支承壳下端与右斜侧面支承杆下端相连，所述左顶部支承壳上端与中顶部支承壳和右顶部支承壳相连处的转轴相连，所述右顶部支承壳下端与左斜侧面支承杆下端相连，所述右顶部支承壳上端与中顶部支承壳和左顶部支承壳相连处的转轴相连，所述的左斜侧面支承杆中间开槽，所述右斜侧面支承杆穿过左斜侧面支承杆所开槽，以上设计保证了整体变形的可控。
本发明的进一步改进，所述的回复弹簧下平面高于底部支承下平面，以上设计可便于回复弹簧发生形变。
本发明的进一步改进，所述左内部支承块和右内部支承块的上表面为弧形表面，为了防止车辆过重导致左顶部支承壳、中顶部支承壳、右顶部支承壳下行量过大，压溃内部发电系统，设计有左内部支承块和右内部支承块，左内部支承块、右内部支承块其上表面加工成圆弧则是为了增大接触面积，避免左顶部支承壳、中顶部支承壳、右顶部支承壳形变。
本发明采用上述方案后，本发明通过设置右顶部支承壳、压电元件、回复弹簧、底部支承、左顶部支承壳、左斜侧面支承杆、中顶部支承壳、右斜侧面支承杆、右内部支承块、左内部支承块、左扭矩发生连杆、中扭矩发生连杆、逆变轮、右扭矩发生连杆、质量块，在公路道路上可方便的安装使用，装置适应性强。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中内部振动发生器及压电元件的结构示意图；
图3是本发明中单个振动发生器结构示意图；
具体部件如下：
1、右顶部支承壳；2、压电元件；
3、回复弹簧；4、底部支承；
5、左顶部支承壳；6、左斜侧面支承杆；
7、中顶部支承壳；8、右斜侧面支承杆；
9、内部振动发生器；91、左内部支承块；
92、右内部支承块；93、左扭矩发生连杆；
94、中扭矩发生连杆；95、逆变轮；
96、右扭矩发生连杆；97、质量块；
98、垫块。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对发明做详细的说明：
结合图1所示，本发明提供一种压电式道路能量收集装置，包括右顶部支承壳1、压电元件2、回复弹簧3、底部支承4、左顶部支承壳5、左斜侧面支承杆6、中顶部支承壳7、右斜侧面支承杆8、内部振动发生器9，下面分别介绍。
本发明左顶部支承壳5、中顶部支承壳7、右顶部支承壳1和底部支承4之间通过连接轴铰接，连接轴末端用螺母固定。底部支承4左右两边由若干回复弹簧3连接，回复弹簧3可焊接或通过勾爪与底部支承4相连。左内部支承块91、右内部支承块92焊接固定于底部支承4上，并控制其整体位置对中。左扭矩发生连杆93、中扭矩发生连杆94、右扭矩发生连杆96之间用短轴穿过铰接，短轴两端用螺母、挡圈或插销等固定，左扭矩发生连杆93、右扭矩发生连杆96分别挂套在左内部支承块91、右内部支承块92的轴上，左扭矩发生连杆93通过花键与逆变轮95的输出轴连接。逆变轮95输出轴通过花键与质量块97连接。压电元件2刚性连接于右内部支承块92上。
本实施例在工作时，发电原理如下：车辆从一侧驶向该装置时会产生一个斜向下的压力，该压力的水平分力使得底部支承4左右分离；底部支承4带动处于其上的左内部支承块91、右内部支承块92左右分离；左内部支承块91、右内部支承块92拉动直接与其相连的左扭矩发生连杆93、右扭矩发生连杆96，产生作用于中扭矩发生连杆94上的扭矩，该扭矩作用于逆变轮95的输入轴，经逆变轮95放大后作用于输出轴，使其上的质量块97由于偏心旋转产生振动；质量块97的振动带动整个内部振动发生器9振动，振动经由经逆变轮95传递至压电元件2，同时，整个内部振动发生器9也作为压电元件2上的一个大的“质量块”；压电元件2在振动下产生电能，经稳压整流后可直接使用或存储于储能元件内。
本发明左斜侧面支承杆6、右斜侧面支承杆8则保证了无论该下压力作用于左顶部支承壳5、中顶部支承壳7、右顶部支承壳1的哪一部分，都存在一个由左斜侧面支承杆6、右斜侧面支承杆8、底部支承4、左顶部支承壳5、中顶部支承壳7、右顶部支承壳1组成的三角形，从而保证了整体变形的可控。另外，左内部支承块91、右内部支承块92是为了防止车辆过重导致左顶部支承壳5、中顶部支承壳7、右顶部支承壳1下行量过大，压溃内部发电系统，左内部支承块91、右内部支承块92其上表面加工成圆弧则是为了增大接触面积，避免左顶部支承壳5、中顶部支承壳7、右顶部支承壳1形变。
需要说明的是，本发明在实施时，如果条件允许，可在质量块97外缠绕平行于左内部支承块91、右内部支承块92的导线，并在压电元件2上加装永磁体，这样，质量块97旋转时也可发电。
综上所述，本发明提出的一种压电式道路能量收集装置，结构简单，实施方便，能有效对道路上车辆产生的机械振动能量进行收集，实用性强。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种压电式道路能量收集装置，包括右顶部支承壳（1）、压电元件（2）、回复弹簧（3）、底部支承（4）、左顶部支承壳（5）、中顶部支承壳（7）和内部振动发生器（9），其特征在于：所述右顶部支承壳（1）、中顶部支承壳（7）、左顶部支承壳（5）和底部支承（4）相连形成弧形减速带外壳，所述底部支承（4）开有槽，所述底部支承（4）的槽内有一排横向设置的回复弹簧（3），所述底部支承（4）上方有压电元件（2）和内部振动发生器，所述内部振动发生器由左内部支承块（91）、右内部支承块（92）、左扭矩发生连杆（93）、中扭矩发生连杆（94）、逆变轮（95）、右扭矩发生连杆（96）、质量块（97）和垫块（98）组成，所述压电元件（2）在左内部支承块（91）和右内部支承块（92）之间，所述压电元件（2）通过刚性连接与左内部支承块（91）和右内部支承块（92）下部相连，所述压电元件（2）上方有垫块（98），每个垫块（98）上方有一个逆变轮（95），所述逆变轮（95）一端的转轴上有质量块（97），所述逆变轮（95）另一端与中扭矩发生连杆（94）中部相连，所述中扭矩发生连杆（94）两端分别与左扭矩发生连杆（93）的一端和右扭矩发生连杆（96）的一端相连，所述左扭矩发生连杆（93）与左内部支承块（91）上端相连，所述右扭矩发生连杆（96）与右内部支承块（92）上端相连。
2.如权利要求1所述的一种压电式道路能量收集装置，其特征在于：所述质量块（97）外缠绕平行于左内部支承块（91）、右内部支承块（92）的导线，所述压电元件（2）上加装永磁体。
3.如权利要求1所述的一种压电式道路能量收集装置，其特征在于：，所述弧形减速带外壳前端和后端均有一对支承杆分别为左斜侧面支承杆（6）和右斜侧面支承杆（8），所述左顶部支承壳（5）下端与右斜侧面支承杆（8）下端相连，所述左顶部支承壳（5）上端与中顶部支承壳（7）和右顶部支承壳（1）相连处的转轴相连，所述右顶部支承壳（1）下端与左斜侧面支承杆（6）下端相连，所述右顶部支承壳（1）上端与中顶部支承壳（7）和左顶部支承壳（5）相连处的转轴相连，所述的左斜侧面支承杆（6）中间开槽，所述右斜侧面支承杆（8）穿过左斜侧面支承杆（6）所开槽。
4.如权利要求1所述的一种压电式道路能量收集装置，其特征在于：所述的回复弹簧（3）下平面高于底部支承（4）下平面。
5.如权利要求1所述的一种压电式道路能量收集装置，其特征在于：所述左内部支承块（91）和右内部支承块（92）的上表面为弧形表面。
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