[发明专利]基于非线性磁力的拱形压电陶瓷俘能减速带

说明书

本发明公开了一种基于非线性磁力的拱形压电陶瓷俘能减速带，其外部箱体结构包括上部减速带和壳体，壳体通过开挖面层上部埋入路面结构当中，上部减速带与壳体之间设置有回弹机构以促使上部减速带受压后恢复原位；发电机构包括齿条、齿轮组以及发电盘，齿条设置于上部减速带底部并随其上下移动，齿条与齿轮一啮合齿轮二和齿轮三啮合实现一级加速，齿轮四和齿轮五啮合实现二级加速，齿轮五通过传动轴三带动发电盘转动；发电盘由固定外盘和旋转内盘组成拱形压电换能器的拱顶处覆盖固定的矩形磁铁，旋转内盘在相对位置放置相同尺寸，异极相斥的磁铁；拱形压电陶瓷与上部铝片层粘合而成。该拱形压电陶瓷俘能减速带埋设体积更小，发电量更大。

技术领域

本发明涉及一种压电发电减速带，特别是涉及一种基于非线性磁力的拱形压电陶瓷俘能减速带，属于压电能量采集和减速带设计领域。

背景技术

直至2018年底，我国公路总里程已突破469.63万公里。庞大的机械振动能量消散在道路结构当中，利用压电材料将机械能转化为电能已经成为当前的研究热点，但目前缺乏成熟的压电转换技术和实际工程试验研究。

当前市场上的减速带普遍都不具有自主供电的功能，虽然有部分减速带发电专利，但往往面临着各类问题，例如太阳能发电减速带发电受环境因素的限制；液压发电减速带埋设体积太大，破坏路面结构；压电发电减速带发电量不足等。

利用压电非线性宽带能量采集能够采集到更多的能量，可充分利用一次车辆荷载作用下产生的机械能；拱形压电换能器在各类压电换能器的采集能量对比中位居第一，已有的THUNDER和RAINBOW两种拱形压电换能器承载力较低，不适于在道路发电系统中使用，因此采用自研的拱形压电换能器，有足够的承载力，甚至作为路用压电换能器，调整弹簧钢片厚度，其承载力可达到1.5kN。此外，经实际实验室测试，其发电功率是平面压电换能器的30倍以上；可升降式压电减速带埋设体积不大，对路面的破坏程度小，在实际应用中具有较大优势。

发明内容

鉴于以上提出当前发电减速带的不足，本发明旨在提供一种基于非线性磁力的拱形压电陶瓷俘能减速带，该拱形压电陶瓷俘能减速带埋设体积更小，发电量更大。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：

基于非线性磁力的拱形压电陶瓷俘能减速带，包括外部箱体和处于内部的发电机构，所述外部箱体结构包括上部减速带和壳体，所述壳体通过开挖面层上部埋入路面结构当中，所述上部减速带与壳体之间设置有回弹机构以促使上部减速带受压后恢复原位；其特征是：所述发电机构包括齿条、齿轮组以及发电盘，齿条设置于所述上部减速带底部并随其上下移动，所述齿条与齿轮一啮合，齿轮一和齿轮二固定于传动轴一上，齿轮二和齿轮三啮合实现一级加速，齿轮三和齿轮四固定于传动轴二，齿轮四和齿轮五啮合实现二级加速，最后齿轮五通过传动轴三带动左右两个发电盘转动；所述传动轴一、传动轴二和传动轴三均转动连接于竖向钢板上；所述发电盘由固定外盘和旋转内盘组成，所述固定外盘放置一圈拱形压电换能器，拱形压电换能器的拱顶处覆盖固定的矩形磁铁，所述旋转内盘在相对位置放置相同尺寸，异极相斥的磁铁；所述的拱形压电换能器由弹簧钢片底座，拱形压电陶瓷与上部铝片层粘合而成，所述拱形压电陶瓷由设定好曲率的拱形模具烧制成型。

进一步的，所述壳体上部设置有导槽，所述上部减速带设置于导槽内，所述上部减速带底部固定设置有至少三根导向轴，导向轴上套接有复位弹簧，复位弹簧的上端顶在上部减速带底部、下端顶在壳体导槽底部，所述壳体底部对应所述导向轴设置有导向孔，导向轴插入导向孔中。

进一步的，所述固定外盘通过所述竖向钢板固定于壳体上。

进一步的，所述固定外盘与拱形压电换能器的弹簧钢底座通过螺栓连接，磁铁与上部铝片固定粘结。

进一步的，所述拱形压电换能器的拱形压电陶瓷是由设定好曲率的拱形模具烧制成型，弹簧钢和铝片按照拱形压电陶瓷曲率进行定制。