[实用新型]一种瓦式换能压电能量采集装置

说明书

本实用新型公开一种瓦式换能压电能量采集装置，包括盒子和设置于盒子内部的发电结构，盒子包括盒体和上盖，盒体两侧壁沿高度方向平行分布有多道横向凸条，两侧壁中间固定有中台架，中台架与侧壁之间形成安置槽，中台架两侧对应两侧壁设置有多道横向凸条，盒体侧壁的横向凸条和中台架上的横向凸条上架设有多个瓦式压电换能器，安置槽中配置有传力杆台架，传力杆台架压迫同处于一个安置槽中的瓦式压电换能器，上盖与盒体之间设置有弹性机构，上盖与盒体之间留有振动空间，上盖下侧与传力杆台架连接并向其传递压力，瓦式压电换能器与能量储存单元连接。该压电能量采集装置的承载力较高，能力收集装置分布更加密集，能力收集效率更高。

技术领域

本实用新型涉及一种压电能量采集装置，尤其是一种瓦式换能压电能量采集装置。

背景技术

由于传统化石燃料资源的枯竭和日益严重的生态环境问题，世界正在努力转向清洁，绿色和可再生能源。道路能量收集系统主要包括地热能转换，太阳能转换和压电能转换。对于地热能转换，沥青路面温差梯度不足以实现大规模发电。对于太阳能转换，太阳能光伏板刚度不足难以与路面材料耦合，在车辆荷载的冲击作用下易发生破损，翘曲而失效，而且受天气和地域限制严重。因此，利用车辆振动产生的机械能进行压电能转换是当前道路能量收集系统中最有前景的清洁能源获取方式。

路面压电能是一种潜在的清洁能源，在行车荷载对路面做功的过程中会产生机械能，然而这部分能量会以热能的形式消散于大自然中。若能通过路面压电能量收集技术加以收集利用转化为电能，不仅可以减缓行车荷载对路面的损坏，还能解决偏远地区供电困难的问题，降低道路建设成本，此外还可以为民用基础设施健康监测提供新的适用方法。

换能器结构是影响压电能量收集效率的重要因素。然而在以往的研究中，悬臂梁结构输出能量大，但是谐振频率难以匹配道路振动频率，占用空间大，不适合埋设在对刚度和密实度要求非常高的路面结构内部；堆叠式结构紧凑，制作方便，承载力大，但是刚度较大，输出能量小；钹式和桥式虽然输出能量大，但制作不便，承载力一般，在疲劳循环加载下端帽内缘容易引起应力集中导致压电陶瓷脆断；NASA Langley Research Center研发的THUNDER和RAINBOW在低频振动下的吸振效果和能量收集效率位居第一。然而，TUHNDER的承载力较低，而且高温冷却后形成的曲率难以预测，不适用于道路发电系统中。因此，开发一种能量输出显著，承载力较高，耐疲劳且易于制造的新型路用压电换能器结构，并集成压电能量采集装置实际应用，具有十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种瓦式换能压电能量采集装置，该压电能量采集装置的承载力较高，能力收集装置分布更加密集，能力收集效率更高。

为此，本实用新型提供的瓦式换能压电能量采集装置，其特征是：包括盒子和设置于盒子内部的发电结构，所述盒子包括盒体和上盖，盒体两侧壁沿高度方向平行分布有多道横向凸条，两侧壁中间固定有中台架，中台架与侧壁之间形成安置槽，中台架两侧对应所述两侧壁设置有多道横向凸条，所述盒体侧壁的横向凸条和中台架上的横向凸条上架设有多个瓦式压电换能器，所述安置槽中配置有传力杆台架，传力杆台架压迫同处于一个所述安置槽中的瓦式压电换能器，所述上盖与盒体之间设置有弹性机构，上盖与盒体之间留有上下振动空间，所述上盖下侧与传力杆台架连接并向其传递压力，所述瓦式压电换能器与能量储存单元连接。

进一步的，所述盒体侧壁和中台架两侧分布的横向凸条分布有卡槽，插板自上而下插入两侧各层的横向凸条的卡槽中，每个插板隔成的隔层均设置有一个所述瓦式压电换能器。

进一步的，所述瓦式压电换能器包括拱形的弹簧钢片底座、拱形压电陶瓷和上部的拱形的铝片盖板通过环氧树脂胶依次粘接而成。

进一步的，所述弹簧钢片底座两侧端具有向上收卷的卷边。

进一步的，所述上盖带有下沿，下沿包围在所述盒体的外侧，所述盒体四角开设有弹簧孔，所述上盖对准所述弹簧孔带有凸柱，凸柱与弹簧孔底部之间设置有弹簧。