[发明专利]一种基于箱梁振动的悬臂式压电俘能装置

权利要求书

1.一种基于箱梁振动的悬臂式压电俘能装置，该装置应用于箱梁式的桥梁结构上，其特征在于，包括若干个依次串联的悬臂式压电俘能发电单元，所述悬臂式压电俘能发电单元分布式安装在箱梁的侧面、下表面以及箱梁内部，且距离桥梁支座端一定距离以外的部位，用于收集箱梁结构振动的机械能，并转换为电能进行存储或者为用电设备供电。

2.根据权利要求1所述的基于箱梁振动的悬臂式压电俘能装置，其特征在于，悬臂式压电俘能发电单元主体结构为五层，从下至上依次是：刚性有机材料悬臂基板、第一电极层、PVDF压电薄膜层、第二电极层、柔性防水有机材料层，第一、第二电极层分别覆盖于PVDF压电薄膜层上下两个侧面；柔性防水有机材料层将PVDF压电薄膜层及电极层完全包裹在刚性有机材料悬臂基板之间，形成一个密封的防水空间。

3.根据权利要求1所述的基于箱梁振动的悬臂式压电俘能装置，其特征在于，在悬臂式压电俘能发电单元的外围嵌套有一个可沿悬臂轴向移动的配重块，通过调节配重块的位置，以改变所述悬臂式压电俘能发电单元的固有频率使振幅增大，从而增大俘能效率。

4.根据权利要求2所述的基于箱梁振动的悬臂式压电俘能装置，其特征在于，所述刚性有机材料悬臂基板采用能在一定范围内弯曲变形的刚性有机材料，PVDF压电薄膜层能够随刚性有机材料悬臂基板的弯曲变形而伸缩。

5.根据权利要求2所述的基于箱梁振动的悬臂式压电俘能装置，其特征在于，第一、第二电极层采用磷铜，PVDF压电薄膜层的形状为矩形，平行且均匀分布在刚性有机材料悬臂基板上。

6.根据权利要求1所述的基于箱梁振动的悬臂式压电俘能装置，其特征在于，相邻悬臂式压电俘能发电单元之间的间距为10cm。

7.根据权利要求1所述的基于箱梁振动的悬臂式压电俘能装置，其特征在于，当悬臂式压电俘能发电单元安装在箱梁腹板上时，悬臂固定端一侧直接固定粘结在腹板的表面；当悬臂式压电俘能发电单元安装在箱梁底板的内表面、外表面以及箱梁顶板内表面时，首先将悬臂固定端一侧固定粘接在一个垂直于悬臂的基座上，再将基座的一端固定粘结在箱梁上；即：悬臂式压电俘能发电单元始终保持水平。

8. 根据权利要求1所述的基于箱梁振动的悬臂式压电俘能装置，其特征在于，多个悬臂式压电俘能发电单元通过电线串连在一起形成供电电路，供电电路依次连接稳压整流器、储能装置和变压装置，稳压整流器、 储能装置和变压装置通过电线连接至供电电路的输出端口， 供电电路的输出端口连接至用电设备。

9.根据权利要求1所述的基于箱梁振动的悬臂式压电俘能装置，其特征在于，供电电路采用高分子柔性防水绝缘材料封装。

10.根据权利要求1所述的基于箱梁振动的悬臂式压电俘能装置，其特征在于，用电设备包括桥梁结构的健康监测系统、监控系统、阻尼系统、照明装置以及行车指示牌。