CN203071838U - 基于压电效应的减速带发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于压电效应的减速带发电系统，包括发电装置，以及与发电装置依次连接的电压转换及稳定装置、储能装置，所述发电装置包括基体支撑机构、压电装置、导向机构及密封机构、压电装置底座，导向机构及密封机构设于减速带基体的正下方，且导向机构及密封机构与减速带基体形成一个密封的空腔，压电装置底座置于该空腔的底部，压电装置设于压电装置底座的上方，基体支撑机构置于减速带基体和压电装置之间。本实用新型的有益效果：利用压电装置的正压电效应，将车辆经过减速带基体时损耗的能量回收用于发电，节约能源，结构简单可靠、成本低廉、机械能到电能转化率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及压电材料，电流转换和稳定技术，电能传输，储存及释放技术，具体涉及一种基于压电效应的减速带发电系统。
背景技术
进入21世纪，随着国内汽车保有量不断增加，各个城市的主要路段和主干道上的车流量也随之日益增加，为了保证交通安全，在学校出入口，高速公路出入口等路段常设置减速带。以武黄（武汉——黄石）高速为例，据高速公路管理部门测算：平时，武黄高速的日车流量为4万到4.5万辆，去年“十一”期间，其日车流量达到了6万多辆。保守计算每小时车流量高达2000辆。而这些车进入收费站时都需要经过一到两条减速带，车辆通过时将对减速带产生巨大的压力，如果能通过某种具有压电效应的装置将这部分压力转化为电能并加以有效的储存利用，这些能量可用于收费站的日常用电，或者为路边照明的路灯提供电源等，就能回收这些原本被浪费的能量，有助于缓解用电紧张，节约电力资源。
而且随着科技的发展，压电技术也日趋成熟。压电材料的应用遍及当今社会日常生活的每个角落，人们几乎每天都有可能涉及到压电材料的应用。而且根据压电材料的正压电效应，其受到的冲击力越大，发出的电压就越大，将这部分电能利用，将是一种很可观的资源。现有技术当中公开了一种道路减速带发电装置（专利CN201206537），其包括上压板、上底板、下底板和发电机构，该装置原理:当汽车压过减速带时，与减速带固连的齿条向下移动，带动齿轮旋转，从而带动电机发电。但是用于实现齿条循环运动的附属结构复杂，可靠性差。并且汽车压过该减速带时齿条的下移量较小，与之啮合的齿轮转动角度较小，相应的电机发电量较小，效率偏低，若要使齿条位移量较大，则减速带形变较大，影响减速效果。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是，针对现有减速带存在能源未有效利用的不足，提供了一种基于压电效应的减速带发电装置，对减速带的材料及结构进行改进，并与基于压电效应的发电装置进行组合，从而将车辆压过减速带耗散的机械能回收加以利用，达到节能的效果。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
基于压电效应的减速带发电系统，包括发电装置，以及与发电装置依次连接的电压转换及稳定装置、储能装置，所述发电装置包括基体支撑机构、压电装置、导向机构及密封机构、压电装置底座，导向机构及密封机构设于减速带基体的正下方，且导向机构及密封机构与减速带基体形成一个密封的空腔，压电装置底座置于该空腔的底部，压电装置设于压电装置底座的上方，基体支撑机构置于减速带基体和压电装置之间，其高度满足：当减速带基体未受到压力时，基体支撑机构的底面与压电装置的上表面接触；当减速带基体受到压力进一步施压给基体支撑机构时，基体支撑机构对压电装置发生压力变形。
所述压电装置底座的两端均设有防过载凸角，用于防止压力过大而使压电装置超过其最大形变量。
所述减速带基体采用高强度橡胶带。
所述基体支撑机构和压电装置底座的材质相同，均采用耐冲击、抗高温、抗老化及高硬度的工程塑料。
所述压电装置采用压电陶瓷材料。
工作时，在路面开设一与导向机构及密封机构大小匹配的凹槽，将导向机构及密封机构置于该凹槽内，减速带基体支撑在地面上，且与导向机构及密封机构形成一密封的空腔。减速带基体通过螺孔固定于路面上，采用黑黄相间配色，用以吸引驾驶员注意，采用高强度橡胶带，减速效能显著，坚固实用，耐压持久。基体支撑机构对减速带基体其支撑作用，并能向压电装置传递压力。压电装置底座外型上与压电装置，基体支撑机构配合，防止因为过载对压电装置的损害。设计防过载凸角防止压力过大而使压电装置超过其最大形变量。导向机构及密封机构对基体支撑机构、压电装置底座与压电装置进行密封，防止雨雪、碎屑等外界杂质进入压电装置影响压电效果和发电性能；同时导向机构及密封机构还对压电装置底座及压电装置受到的路面的侧向力起到缓冲作用，进一步保护装置。
压电装置采用的压电陶瓷材料是 PZT-5，采用支撑按压式压电发电装置，由外壳、圆片形压电振子、支撑体和按键四部分组成，随着激励载荷的增大，压电振子的输出功率也随之增大。
本实用新型的工作原理：将带有压电装置的发电装置置于公路减速带基体和基体支撑机构下方，在车辆经过减速带基体时，其作用于减速带基体上的压力经基体支撑机构传递给压电装置，压电装置通过正压电效应，将机械能转化为电能；应用电压转换及稳定装置将压电装置输出的不稳定电压转化为稳定的直流电压；再将电能储存在储能装置中备用或直接供用电设备利用。
本实用新型的有益效果：利用压电装置的正压电效应，将车辆经过减速带基体时损耗的能量回收用于发电，供给附近的路灯等设备使用，从而达到节约能源，缓解地区电力供应紧张的问题。可广泛使用于高速公路收费站的出入口，学校及人流较大的路段，并且给旁边的警示指示灯等供电。结构简单可靠、成本低廉、机械能到电能转化率高。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的工作原理图。
图中：1-减速带基体，2-路面，3-基体支撑机构，4-压电装置底座，5-压电装置，6-防过载凸角，7-导向机构及密封机构。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细的说明。
参照图1~图2，本实用新型所述的基于压电效应的减速带发电系统，包括发电装置，以及与发电装置依次连接的电压转换及稳定装置、储能装置，所述发电装置包括基体支撑机构3、压电装置5、导向机构及密封机构7、压电装置底座4，导向机构及密封机构7设于减速带基体1的正下方，且导向机构及密封机构7与减速带基体1形成一个密封的空腔，压电装置底座4置于该空腔的底部，压电装置5设于压电装置底座4的上方，基体支撑机构3置于减速带基体1和压电装置5之间，其高度满足：当减速带基体1未受到压力时，基体支撑机构3的底面与压电装置5的上表面接触；当减速带基体1受到压力进一步施压给基体支撑机构3时，基体支撑机构3对压电装置5发生压力变形。
所述压电装置底座4的两端均设有防过载凸角6，用于防止压力过大而使压电装置5超过其最大形变量。
所述减速带基体1采用高强度橡胶带。
所述基体支撑机构3和压电装置底座4的材质相同，均采用耐冲击、抗高温、抗老化及高硬度的工程塑料。
所述压电装置5采用压电陶瓷材料。
工作时，在路面2开设一与导向机构及密封机构7大小匹配的凹槽，将导向机构及密封机构7置于该凹槽内，减速带基体1支撑在地面上，且与导向机构及密封机构7形成一密封的空腔。减速带基体1通过螺孔固定于路面2上，采用黑黄相间配色，用以吸引驾驶员注意，采用高强度橡胶带，减速效能显著，坚固实用，耐压持久。基体支撑机构3对减速带基体1其支撑作用，并能向压电装置5传递压力。压电装置底座4外型上与压电装置5，基体支撑机构3配合，防止因为过载对压电装置5的损害。设计防过载凸角6防止压力过大而使压电装置5超过其最大形变量。导向机构及密封机构7对基体支撑机构3、压电装置底座4与压电装置5进行密封，防止雨雪、碎屑等外界杂质进入压电装置5影响压电效果和发电性能；同时导向机构及密封机构7还对压电装置底座4及压电装置5受到的路面的侧向力起到缓冲作用，进一步保护装置。
压电装置5采用的压电陶瓷材料是 PZT-5，采用支撑按压式压电发电装置，由外壳、圆片形压电振子、支撑体和按键四部分组成，随着激励载荷的增大，压电振子的输出功率也随之增大。
本实用新型的工作流程图如图2所示，将带有压电装置5的发电装置置于公路减速带基体1和基体支撑机构3下方，在车辆经过减速带基体1时，其作用于减速带基体1上的压力经基体支撑机构3传递给压电装置5，压电装置5通过正压电效应，将机械能转化为电能；应用电压转换及稳定装置将压电装置5输出的不稳定电压转化为稳定的直流电压；再将电能储存在储能装置中备用或直接供用电设备利用。
本实用新型利用压电装置5的正压电效应，将车辆经过减速带基体1时损耗的能量回收用于发电，供给附近的路灯等设备使用，从而达到节约能源，缓解地区电力供应紧张的问题。
以上所述的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.基于压电效应的减速带发电系统，其特征在于：包括发电装置，以及与发电装置依次连接的电压转换及稳定装置、储能装置，所述发电装置包括基体支撑机构（3）、压电装置（5）、导向机构及密封机构（7）、压电装置底座（4），导向机构及密封机构（7）设于减速带基体（1）的正下方，且导向机构及密封机构（7）与减速带基体（1）形成一个密封的空腔，压电装置底座（4）置于该空腔的底部，压电装置（5）设于压电装置底座（4）的上方，基体支撑机构（3）置于减速带基体（1）和压电装置（5）之间，其高度满足：当减速带基体（1）未受到压力时，基体支撑机构（3）的底面与压电装置（5）的上表面接触；当减速带基体（1）受到压力进一步施压给基体支撑机构（3）时，基体支撑机构（3）对压电装置（5）发生压力变形。
2.如权利要求1所述的基于压电效应的减速带发电系统，其特征在于：所述压电装置底座（4）的两端均设有防过载凸角（6），用于防止压力过大而使压电装置（5）超过其最大形变量。
3.如权利要求1所述的基于压电效应的减速带发电系统，其特征在于：所述减速带基体（1）采用高强度橡胶带。
4.如权利要求1所述的基于压电效应的减速带发电系统，其特征在于：所述基体支撑机构（3）和压电装置底座（4）的材质相同，均采用耐冲击、抗高温、抗老化及高硬度的工程塑料。
5.如权利要求1所述的基于压电效应的减速带发电系统，其特征在于：所述压电装置（5）采用压电陶瓷材料。
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| CN106368136A (zh) * | 2016-10-08 | 2017-02-01 | 江苏大学 | 一种压电式减速带能量回收装置 |
| CN106939560A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-07-11 | 西安交通大学 | 一种基于无铅压电陶瓷的可发电减速带 |
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