CN111952434B - 一种封装的压电转换装置及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种封装的压电转换装置，包括上盖板、压电装置和下抽板，该压电装置由6组压电叠堆通过先串联再并联组合而成，每组压电叠堆是用双面导电铜箔胶将改性锆钛酸铅薄片通过压实后得到。下抽板内留有深为2mm的凹槽，所述凹槽用于放置压电装置且大小与压电装置相契合，所述压电装置通过环氧树脂胶将压电装置内部导线固定于下抽板，导线两端从下抽板两侧预留导线孔引出。整个封装件的扣合主要为两个部分。第二个部分由硅胶密封垫通过预留在上盖板和下抽板上的10mm的凹槽，进行进一步密封。这样设计除了密封性大大提高之外还起到防水防潮的作用，加强了压电装置的抗渗、抗摩擦、抗老化等性能，从而提高了压电装置的耐久性，适用性。
Description
技术领域
本发明涉及压电换能器的路面振动能量回收领域，具体涉及一种封装的压电转换装置。本发明还涉及上述一种封装的压电转换装置及其制作方法。
背景技术
由于道路路面要承受行车荷载的反复作用，对于这一特性可利用压电技术将行车荷载的机械能转换为电能，并对这部分电能进行收集并加以利用，这就是压电装置的作用。它可以尽可能地利用机械能进行发电，从而减少其他能源的消耗，做到坏境保护，资源可以更合理的配置。以沥青路面为例，若要将压电装置正式投入到沥青路面使用，那么该装置需要适应沥青路面的使用环境。需要适应路面随着天气的转变所带来的一系列的变化。包括沥青路边本身特性所带来的一些影响，比如雨水量大的天气那么必定会有雨水的渗入，这时候导致埋入沥青路面中的压电装置受到雨水的侵蚀问题，为了解决这一问题，我们设计了封装的压电转换装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种封装的压电转换装置，该封装的压电转换装置能够获得更好的包裹性保护，能够避免其受到雨水侵蚀，以提高其适用性和耐久性。
为此，本发明提供的封装的压电转换装置，包括上盖板和下抽板，所述下抽板上具有多个向上开口的模型槽，所述上盖板与下抽板插套连接后封闭形成密闭空间，所述模型槽处于密闭空间中，模型槽上端与所述上盖板的内侧面之间留有上下移动空间，所述上盖板和下抽板之间设置有弹性机构和密封机构，弹性机构促使所述上盖板在移动空间内上下振动，密封机构确保上盖板在上下振动中保持与所述下抽板的密封配合，所述模型槽中设置有压电叠堆，压电叠堆采用双面导电铜箔胶将改性锆钛酸铅薄片通过压实后得到，压电叠堆下端支承在模型槽底部、上端向上凸出于模型槽上端出口处，所述模型槽之间留有导线槽用于导接各模型槽，所述上盖板和下抽板侧向开设有导线孔，所述导线槽与导线孔连通。
优选的，所述上盖板三面带有向下延伸的盖板凸沿，所述下抽板上对应于所述盖板凸沿带有一面向上延伸的抽板凸沿，抽板凸沿与盖板凸沿包围形成四面的密封包围面，所述盖板凸沿和抽板凸沿上带有上密封凹槽，上密封凹槽中填设有硅胶密封垫，所述盖板凸沿和抽板凸沿上的硅胶密封垫分别与所述抽板上的抽板密封面和盖板密封面贴紧并密封配合。
优选的，所述下抽板的三个侧面处带有扣合凹形部分、边角处的边角凸出部和侧密封凹槽，侧密封凹槽中填设有硅胶密封垫，所述盖板凸沿的内侧具有与所述扣合凹形部分匹配的盖板内凸条，盖板内凸条嵌入到所述扣合凹形部分内，所述侧密封凹槽处的硅胶密封垫与所述盖板内侧壁形成密封配合。
优选的，所述下抽板上设置有6个模型槽，每个模型槽中设置有一个压电叠堆， 6组压电叠堆通过先串联再并联的方式连接。
优选的，所述盖板凸沿下侧朝内具有盖板倾斜面，所述抽板凸沿上侧朝内具有抽板倾斜面。
优选的，所述上盖板包括外框架板和内压板，所述外框架板的顶面处带有金属弹振板，内压板固定于金属弹振板的下侧面。
优选的，所述压电叠堆由双面导电铜箔胶夹住改性锆钛酸铅薄片并压实后得到，所述改性锆钛酸铅薄片每片面积为10mm乘10mm，厚度为0.2mm。
本发明提供的上述封装的压电转换装置的制作方法，包括以下步骤：
步骤一：压电装置
每组压电叠堆是用双面导电铜箔胶将改性锆钛酸铅薄片通过压实后得到，压电装置由12组压电叠堆通过先串联再并联组合而成，可以产生高达20mA的电流。
步骤二：封装的建模过程
建立好封装的压电转换装置的三维立体模型。
步骤三：封装的打印过程
把原材料PA66+GF30和建好的三维模型图放入3D打印机中，机器按照程序把模型装置依据图纸层层打印出来，所用3D打印机为工业级，打印精度达0.08mm。
步骤四：压电装置的固定过程
用环氧树脂AB胶将压电装置正负极导线固定于中间板上，上下板扣合之后，对于整个封装盒外部上下板的接缝处，接缝处留有凹槽，在凹槽中嵌入硅胶密封垫进行密封。
本发明的有益效果是：
1、由于封装盒由插接的上盖板和下抽板构成，使两者的组装更加方便，结构更加紧凑，形成的压电装置牢固性和密封性能更好。
2、相互插接的上盖板和下抽板在竖直方向上受到约束，只能做小幅振动，可提升上盖板与下抽板结合的稳定性，避免两者在可造成挠动的环境下发生错位。
3、下抽板中开设模型槽，模型槽再用导线槽沟通，压电叠堆设置模型槽中有只能够稳定地确保各压电叠堆保持稳固设置和连接，又能够确保其凸出在模型槽上方被上盖板弹振式压迫（依靠硅胶密封垫产生弹性），有利于提升压电效果。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的封装的压电转换装置的上盖板的三维立体示意图。
图2为图1的局部放大示意图。
图3为本发明提供的封装的压电转换装置的上盖板三维立体沿A-B线截取的四分之一剖视图。
图4为本发明提供的封装的压电转换装置的下抽板的三维立体示意图。
图5为图4的侧视图。
图6为本发明提供的封装的压电转换装置的下抽板沿I-I`线截取的二分之一剖视图。
图7为本发明提供的封装的压电转换装置中的压电叠堆。
图8为上述封装的压电转换装置的立体结构示意图。
图9为本发明实施例2提供的封装的压电转换装置的上盖板的三维立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：
参照图1-8所示，本发明实施例1提供的封装的压电转换装置，包括上盖板1和下抽板2，所述下抽板2上具有多个向上开口的模型槽3，所述上盖板1与下抽板2插套连接后封闭形成密闭空间，所述模型槽3处于密闭空间中，模型槽3上端与所述上盖板1的内侧面之间留有上下移动空间，所述上盖板1和下抽板2之间设置有弹性机构和密封机构，弹性机构促使所述上盖板1在移动空间内上下振动，密封机构确保上盖板1在上下振动中保持与所述下抽板2的密封配合，所述模型槽3中设置有压电叠堆4，压电叠堆4采用双面导电铜箔胶将改性锆钛酸铅薄片通过压实后得到，压电叠堆4下端支承在模型槽3底部、上端向上凸出于模型槽3上端出口处，所述模型槽3之间留有导线槽5用于导接各模型槽3，所述上盖板1和下抽板2侧向开设有导线孔6，所述导线槽5与导线孔6连通。上述上盖板1和下抽板2是以原材料PA66+GF30和3D建模的图纸放进工业级打印机中，按照程序把装置依据图纸层层打印出来。
参照图1-5所示，上盖板1三面带有向下延伸的盖板凸沿7，所述下抽板2上对应于所述盖板凸沿7带有一面向上延伸的抽板凸沿8，抽板凸沿8与盖板凸沿7包围形成四面的密封包围面，所述盖板凸沿7和抽板凸沿8上带有上密封凹槽9，上密封凹槽9中填设有硅胶密封垫，所述盖板凸沿7和抽板凸沿8上的硅胶密封垫分别与所述下抽板2上的抽板密封面11和上盖板1上的盖板密封面12贴紧并密封配合。
参照图1-6所示，所述下抽板2的三个侧面处带有扣合凹形部分13、边角处的边角凸出部14和侧密封凹槽15，侧密封凹槽15中填设有硅胶密封垫，所述盖板凸沿7的内侧具有与所述扣合凹形部分13匹配的盖板内凸条17，，扣合凹形部分13的高度大于盖板内凸条17的高度，盖板内凸条17进入扣合凹形部分13中后留有供盖板内凸条17上下弹振的空间，盖板内凸条17嵌入到所述扣合凹形部分13内，所述侧密封凹槽15处的硅胶密封垫与所述盖板内侧壁形成密封配合。
参照图4、图6、图7所示，所述下抽板2上设置有6个模型槽，每个模型槽3中设置有一个压电叠堆4， 6组压电叠堆4通过先串联再并联的方式连接。
参照图1、图4所示，所述盖板凸沿7下侧朝内具有盖板倾斜面71，所述抽板凸沿8上侧朝内具有抽板倾斜面81。
参照图7所示，所述压电叠堆4由双面导电铜箔胶夹住改性锆钛酸铅薄片并压实后得到，所述改性锆钛酸铅薄片每片面积为10mm乘10mm，厚度为0.2mm。
本发明提供的上述封装的压电转换装置的制作方法，包括以下步骤：
步骤一：压电装置
每组压电叠堆4是用双面导电铜箔胶将改性锆钛酸铅薄片通过压实后得到，双面导电铜箔胶具有耐高温、导电、防干扰性能，压电装置由12组压电叠堆4通过先串联再并联组合而成，可以产生高达20mA的电流。
步骤二：封装的建模过程
建立好封装的压电转换装置的三维立体模型。
步骤三：封装的打印过程
把原材料PA66+GF30和建好的三维模型图放入3D打印机中，机器按照程序把模型装置依据图纸层层打印出来，所用3D打印机为工业级，打印精度达0.08mm。
步骤四：压电装置的固定过程
用环氧树脂AB胶将压电装置正负极导线固定于中间板上，上下板扣合之后，对于整个封装盒外部上下板的接缝处，接缝处留有凹槽，在凹槽中嵌入硅胶密封垫进行密封。
参照图4-7所示，所述下抽板设有模型槽3，将所有压电叠堆4插入模型槽3联结为一个整体，再用环氧树脂胶将装置内部导线固定在模型槽3空余处，也就是导线槽5处。将内部导线固定于下抽板2上，可避免导线被上盖板1误压。所述压电叠堆4放入封装盒的模型槽3中，上盖板1与下抽板2扣合后，上盖板1与下抽板2之间的间隙用硅胶密封垫放入之前预留的上密封凹槽中，利用硅胶垫的弹性变形应对上下抽板压向压电叠堆产生的变形。
参照图1、图9所示，本发明实施例2与实施例1基本相同，其区别仅在于：所述上盖板1包括外框架板和内压板1B，所述外框架板的顶面处带有金属弹振板1C（金属弹振板1C为金属簧片），内压板1B固定于金属弹振板1C的下侧面，可提升弹振效果，使压电装置在经过长时间使用后尚能保持弹性回复力。
Claims (7)
1.一种封装的压电转换装置，其特征是：包括上盖板和下抽板，所述下抽板上具有多个向上开口的模型槽，所述上盖板与下抽板插套连接后封闭形成密闭空间，所述模型槽处于密闭空间中，模型槽上端与所述上盖板的内侧面之间留有上下移动空间，所述上盖板和下抽板之间设置有弹性机构和密封机构，弹性机构促使所述上盖板在移动空间内上下振动，密封机构确保上盖板在上下振动中保持与所述下抽板的密封配合，所述模型槽中设置有压电叠堆，压电叠堆采用双面导电铜箔胶将改性锆钛酸铅薄片通过压实后得到，压电叠堆下端支承在模型槽底部、上端向上凸出于模型槽上端出口处，所述模型槽之间留有导线槽用于导接各模型槽，所述上盖板和下抽板侧向开设有导线孔，所述导线槽与导线孔连通；
所述上盖板三面带有向下延伸的盖板凸沿，所述下抽板上对应于所述盖板凸沿带有一面向上延伸的抽板凸沿，抽板凸沿与盖板凸沿包围形成四面的密封包围面，所述盖板凸沿和抽板凸沿上带有上密封凹槽，上密封凹槽中填设有硅胶密封垫，所述盖板凸沿和抽板凸沿上的硅胶密封垫分别与所述抽板上的抽板密封面和盖板密封面贴紧并密封配合；
所述下抽板的三个侧面处带 有扣合凹形部分、边角处的边角凸出部和侧密封凹槽，侧密封凹槽中填设有硅胶密封垫，所述盖板凸沿的内侧具有与所述扣合凹形部分匹配的盖板内凸条，扣合凹形部分的高度大于盖板内凸条的高度，盖板内凸条进入扣合凹形部分中后留有供盖板内凸条上下弹振的空间，盖板内凸条嵌入到所述扣合凹形部分内，所述侧密封凹槽处的硅胶密封垫与所述盖板内侧壁形成密封配合。
2.根据权利要求1所述的封装的压电转换装置，其特征是：所述下抽板上设置有6个模型槽，每个模型槽中设置有一个压电叠堆，6组压电叠堆通过先串联再并联的方式连接。
3.根据权利要求1或2所述的封装的压电转换装置，其特征是：所述盖板凸沿下侧朝 内具有盖板倾斜面，所述抽板凸沿上侧朝内具有抽板倾斜面。
4.根据权利要求1或2所述的封装的压电转换装置，其特征是：所述上盖板包括外框架板和内压板，所述外框架板的顶面处带有金属弹振板，内压板固定于金属弹振板的下侧面。
5.根据权利要求3所述的封装的压电转换装置，其特征是：所述上盖板包括外框架板和内压板，所述外框架板的顶面处带有金属弹振板，内压板固定于金属弹振板的下侧面。
6.根据权利要求1或2所述的封装的压电转换装置，其特征是：所述压电叠堆由双面导电铜箔胶夹住改性锆钛酸铅薄片并压实后得到，所述改性锆钛酸铅薄片每片面积为10mm乘10mm，厚度为0.2mm。
7.一种权利要求1所述封装的压电转换装置的制作方法，包括以下步骤：
步骤一：压电装置
每组压电叠堆是用双面导电铜箔胶将改性锆钛酸铅薄片通过压实后得到，压电装置由12组压电叠堆通过先串联再并联组合而成，可以产生高达20mA的电流；
步骤二：封装的建模过程
建立好封装的压电转换装置的三维立体模型；
步骤三：封装的打印过程
把原材料PA66+GF30和建好的三维模型图放入3D打印机中，机器按照程序把模型装置依据图纸层层打印出来，所用3D打印机为工业级，打印精度达0 .08mm；
步骤四：压电装置的固定过程
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