CN105656348B - 一种高承载力道路标识发光供电装置 - Google Patents
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Abstract
一种高承载力道路标识发光供电装置，本申请中间活动板通过受力弹簧与平板相连，侧板固定于路面内且与平板相连，压力板与连杆及缓冲弹簧相连，缓冲弹簧一端固定于换能器外壳，另一端固定于压力板，压电叠堆固定于换能器外壳；换能器外壳内部开设滑槽；压电叠堆由多片压电陶瓷片通过环氧胶粘结组成。此装置可以将道路上行驶的各种车辆所产生的压力转换为压电叠堆的冲击振动，进而实现装置的机电能量转换，可以为道路上设置的各种发光标识装置提供电能，由于道路上行驶的各种车辆所产生的压力是通过齿条齿轮再转换为对压电叠堆的冲击振动，因此，此装置在承受较高载荷的情况下也不会对压电叠堆产生破坏，解决了相应问题。
Description
技术领域
本发明涉及新型能源和电子技术领域，特别是涉及一种高承载力道路标识发光供电装置。
背景技术
近年来，随着社会经济的高速发展，对能源的需求日益剧增，环境污染和能源短缺成为困扰世界各国的一个共同难题，为此，各国科技工作者不断进行着新型能源的寻找和探索，比如太阳能、风能、波浪能等。振动作为日常生活中的常见现象，由于其具有较高的能量密度，其潜在的能量价值已引起越来越多的研究者的关注。目前，用于实现振动发电的装置主要有压电式、电磁式和静电式三种。压电式振动发电装置以其结构简单、不发热、无电磁干扰及易于微型化等诸多优点而成为目前的研究热点。对于压电式振动发电装置，理论上其供电寿命仅取决于组成振动发电装置的各元器件的寿命，清洁环保，是一种典型的“绿色”能源技术。
值得注意的是，随着汽车产业及公路交通的迅速发展，我国的汽车保有量及公路里程数都已达到一个新的高度。行驶的车辆不可避免的给路面带来压力和冲击，频繁的车辆载荷所产生的冲击振动能量将非常可观，如对这部分能量进行收集和利用，为道路标识装置发光提供电能，无疑带来巨大的经济效益，为建设资源节约型社会提供助力。
中国专利CN200510041604.1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。该专利的缺点是由于压电元件直接铺设于路面内或者作为路面的一部分，车辆的高载荷将很容易的造成压电元件的损坏，从而无法继续工作。
考虑到道路车辆所产生的丰富的振动能资源，如何实现压电发电装置的高承载能力将是道路压电发电技术领域一个非常值得研究的方向。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明提供一种高承载力道路标识发光供电装置，本发明装置将道路上车辆载荷所产生的冲击振动能量转换为装置中压电叠堆的冲击振动，进而实现发电，可以为道路上设置的各种发光标识装置提供电能。此装置在承受较高载荷的情况下也不会对压电叠堆产生破坏，解决了道路压电发电装置因承受高载荷而容易损坏的问题，为达此目的，本发明提供一种高承载力道路标识发光供电装置，包括中间活动板、侧板、受力弹簧、回复弹簧、平板、齿条、齿轮、连杆、压力板、换能器外壳、缓冲弹簧和压电叠堆，所述中间活动板为活动部件且通过受力弹簧与平板中部相连，所述侧板固定于路面内且通过回复弹簧与平板相连，所述齿条、齿轮和连杆进行动力传递，所述齿条在平板中部下方，所述齿轮与齿条相互啮合，所述连杆与齿轮相连，所述压电叠堆固定于换能器外壳；所述换能器外壳内部开设滑槽，所述压力板与连杆及缓冲弹簧相连且可以在换能器外壳的滑槽内滑动，所述缓冲弹簧一端固定于换能器外壳，所述缓冲弹簧另一端固定于压力板，所述压电叠堆由至少两片压电陶瓷片通过环氧胶粘结组成。
本发明的进一步改进，所述中间活动板高于路面，为了保证发电效果，中间活动板最好高于路面。
本发明的进一步改进，所述压电叠堆中压电陶瓷片的形状为圆形或者矩形，且沿厚度方向极化，本发明可根据实际情况选择相应形状的压电陶瓷片。
本发明的进一步改进，所述压电叠堆中压电陶瓷片可通过电学串联或者电学并联后与后续充电控制电路连接，本发明可根据实际情况连接相应的电路。
采用上述方案后，本发明通过设置中间活动板、侧板、受力弹簧、回复弹簧、平板、齿条、齿轮、连杆、压力板、换能器外壳、缓冲弹簧和压电叠堆，可以将道路上车辆载荷所产生的冲击振动能量转换为装置中压电叠堆的冲击振动，实现发电，可以为道路上设置的各种发光标识装置提供电能。此装置在承受较高载荷的情况下也不会对压电叠堆产生破坏，解决了道路压电发电装置因承受高载荷而容易损坏的问题。
附图说明
图1是本发明中压电叠堆的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图。
具体部件如下：
1、中间活动板； 2、侧板
3、受力弹簧； 4、回复弹簧；
5、平板； 6、齿条；
7、齿轮； 8、连杆；
9、压力板； 10、换能器外壳；
101、滑槽； 11、缓冲弹簧；
12、压电叠堆； 121、压电陶瓷片；
122、环氧胶。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种高承载力道路标识发光供电装置，本发明装置将道路上车辆载荷所产生的冲击振动能量转换为装置中压电叠堆的冲击振动，进而实现发电，可以为道路上设置的各种发光标识装置提供电能。此装置在承受较高载荷的情况下也不会对压电叠堆产生破坏，解决了道路压电发电装置因承受高载荷而容易损坏的问题。
结合图1和图2所示，本发明提供一种高承载力道路标识发光供电装置，包括中间活动板1、侧板2、受力弹簧3、回复弹簧4、平板5、齿条6、齿轮7、连杆8、压力板9、换能器外壳10、缓冲弹簧11和压电叠堆12，下面分别介绍。
中间活动板1为活动部件且通过受力弹簧3与平板5相连，侧板2固定于路面内且通过回复弹簧4与平板5相连，压力板9与连杆8及缓冲弹簧11相连且可以在换能器外壳10的滑槽101内滑动，缓冲弹簧11一端固定于换能器外壳10，另一端固定于压力板9，压电叠堆12固定于换能器外壳10；所述换能器外壳10内部开设滑槽101；所述压电叠堆12由多片压电陶瓷片121通过环氧胶122粘结组成；所述中间活动板1高于路面；所述压电叠堆12中压电陶瓷片121的数量为N个，且N≥1；所述压电叠堆12中压电陶瓷片121的形状为圆形或者矩形，且沿厚度方向极化；所述压电叠堆12中压电陶瓷片121可通过电学串联或者电学并联后与后续充电控制电路连接。
本实施例在工作时，将压电发电装置铺设于路面内，并借助路面路基结构加以固定，道路上行驶的车辆所产生的冲击振动将导致装置的中间活动板1的上下振动，中间活动板1的上下振动引起平板5的上下振动，在齿条6、齿轮7和连杆8的动力传递下，进而引起装置中压电叠堆12中压电陶瓷片121应变和应力的变化，根据压电材料的正压电效应，在压电陶瓷片121的正、负电极面上产生正、负相反的电荷，即实现了由机械能到电能的转换。由于装置的受力部分和压电换能部分并无直接接触，而是通过齿条6、齿轮7和连杆8进行动力传递，因此，道路上车辆的高载荷并不会对压电换能部分造成破坏，使得装置可以承受较高的载荷。此外，压电叠堆12中可以设置更多数量的压电陶瓷片121，从而提高了压电发电装置的发电量。
综上所述，本发明提出的一种高承载力道路标识发光供电装置，能够承受较高的载荷，并将道路上车辆产生的高载荷转换为装置中压电叠堆12的冲击振动，通过设置更多数量的压电陶瓷片121能有效提高装置的发电量，装置使用寿命长，增强了其实用性。
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 (4)
1.一种高承载力道路标识发光供电装置，包括中间活动板（1）、侧板（2）、受力弹簧（3）、回复弹簧（4）、平板（5）、齿条（6）、齿轮（7）、连杆（8）、压力板（9）、换能器外壳（10）、缓冲弹簧（11）和压电叠堆（12）,其特征在于：所述中间活动板（1）为活动部件且通过受力弹簧（3）与平板（5）中部相连，所述侧板（2）固定于路面内且通过回复弹簧（4）与平板（5）相连，所述齿条（6）、齿轮（7）和连杆（8）进行动力传递，所述齿条（6）垂直于平板（5）并且连接在平板（5）中部下方，所述齿轮（7）与齿条（6）相互啮合，所述连杆（8）与齿轮（7）相连，所述压电叠堆（12）固定于换能器外壳（10）内；所述换能器外壳（10）内部开设滑槽（101），所述压力板（9）两端分别与连杆（8）及缓冲弹簧（11）相连且可以在换能器外壳（10）的滑槽（101）内滑动，所述缓冲弹簧（11）一端固定于换能器外壳（10），所述缓冲弹簧（11）另一端固定于压力板（9），所述压电叠堆（12）由至少两片压电陶瓷片（121）通过环氧胶（122）粘结组成。
2.如权利要求1所述的一种高承载力道路标识发光供电装置，其特征在于：所述中间活动板（1）高于路面。
3.如权利要求1所述的一种高承载力道路标识发光供电装置，其特征在于：所述压电叠堆（12）中压电陶瓷片（121）的形状为圆形或者矩形，且沿厚度方向极化。
4.如权利要求1所述的一种高承载力道路标识发光供电装置，其特征在于：所述压电叠堆（12）中压电陶瓷片（121）可通过电学串联或者电学并联后与后续充电控制电路连接。
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