[实用新型]一种钹式压电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及道路建设技术领域，尤其涉及一种钹式压电装置，具体地是一种转换效率高并且适合埋置于道路内的钹式压电装置。

背景技术

某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷这种现象称为正压电效应。

道路在设计使用期内,路面要承受车辆轴载的反复作用,从而产生形变和振动,若将合适的压电装置埋入沥青混凝土当中,则外力所产生的部分机械能可以被转换成电能,并可被进一步收集和利用。

将金属结构与压电陶瓷进行物理结合则结构振动可以和压电陶瓷振动进行耦合，提高换能器的转换效率。钹式换能器可以有效的利用路面行车所产生的剪切应力并将竖向应力分解为竖向和横向应力从而有效利用压电陶瓷的纵向和横向压电效应，因此钹式压电换能器具有较高的能量转换效率。

目前，关于道路自发电技术的发明及实际应用都很少，同济大学赵鸿铎等人曾采用有限元分析对比几种换能器结构，结果显示钹式换能器具有较高的能量转换效率及较好的刚度，但没有涉及到将其应用在道路振动能量压电发电的内容。西安交通大学的曹秉刚等人所发表过专利《利用公路系统振动能量压电发电的方法及系统》简要介绍了利用公路振动发电的一套方法，但其并未详细介绍该系统中的压电装置。

因此，针对以上不足，需要提供一种适合于道路埋置的钹式压电装置。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种钹式压电装置，以解决将道路所经受的外力和振动转换成电能以及减少道路、压电装置在经受振动和重载下易损坏的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种钹式压电装置，埋置于道路路面下使用，包括多个压电转换器、金属模具和封装保护层，压电转换器为钹式压电转换器，各钹式压电转换器之间通过电学并联方式连接；全部钹式压电转换器固定于一金属模具中，钹式压电转换器的上金属帽端露于金属模具的上表面外；封装保护层充满金属模具与钹式压电转换器之间的缝隙且覆盖金属模具的上表面。

优选的，前述金属模具的上表面开设有若干桶状空腔，每个桶状空腔的直径大于钹式压电转换器的直径，钹式压电转换器依次设置于桶状空腔中。

优选的，前述封装保护层位于金属模具上表面的部分覆盖钹式压电转换器的上金属帽端的上表面。

优选的，前述金属模具上部设有金属板，所述金属板表面设有绝缘层，所述金属板固定于所述金属模具上表面的封装保护层外。

优选的，前述钹式压电转换器的压电元件的材质为锆钛酸铅。

优选的，前述钹式压电转换器的上、下金属帽端的材质为黄铜、磷青铜、玻青铜、钢板材料中的任意一种。

优选的，前述封装保护层的材质为环氧沥青、环氧树脂中的任意一种。

优选的，前述钹式压电转换器的上、下金属帽端与压电元件通过机械夹紧方式或粘合剂固定。

优选的，前述粘合剂的材质为AB胶、环氧导电胶中的任意一种。

优选的，前述机械夹紧方式为：在上、下金属帽端的空腔周围的金属边上设螺纹孔，螺纹孔中穿有带有绝缘套筒的预应力螺栓，预应力螺栓固定于压电元件上。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

1、本实用新型提供了一种钹式压电装置，将钹式压电转换器并联后放入金属模具中封装固定，可以有效吸收部分的道路所经受的外力和振动能量，并且将该能量转换成电能，因此可以减小路面变形，提高道路使用寿命。

2、本实用新型采用了钹式压电装置可以有效耦合压电陶瓷振动和金属结构振动，与单纯层叠装置相比，不但可以有效的利用压电材料的径向压电效应，并且可以提高纵向压电效应的转换效率，从而具有更高的转换效率。

3、本实用新型设有封装保护层，可以有效地保护压电元件、导线及焊接点免受尖锐集料的伤害，保护压电装置在重车载下不致爆裂；另外还可提高本实用新型的耐酸碱腐蚀和抗水损破坏的性能。

4、本实用新型的尺寸小、重量轻、共振频率低。

附图说明

图1是本实用新型实中钹式压电换能器的结构示意图；

图2是本实用新型实金属模具的结构示意图；

图3是本实用新型封装保护层的结构示意图。

图中：1：金属帽端；2：压电元件；3：导线；4：钹式压电转换器；5：金属模具；6：桶状空腔；7：封装保护层。

具体实施方式