一種邊緣中心雙向受力型發電路面壓電換能裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種邊緣中心雙向受力型發電路面壓電換能裝置，包括圓筒形剛性側壁和固定于其底面的剛性底板及扣蓋在其頂部的剛性頂板，在圓筒形剛性側壁的頂端位置和剛性頂板之間粘貼固定一圈具有一定高度的彈性橡膠墊，整體組合構成一個可承受一定荷載作用的圓筒形剛性保護外殼；剛性底板的中心固定一個具有一定高度和直徑的剛性支柱，在剛性支柱表面粘貼固定一個在應力應變作用下可產生電能的薄板式壓電晶片，薄板式壓電晶片的外側邊緣區域粘貼固定一個可傳遞荷載作用力的圓形外凸式彈性施壓片，彈性施壓片的頂面與剛性頂板緊密接觸。該裝置可放大道路車輛荷載作用下壓電晶片的變形，提高其力電轉換效率，增加發電量，同時可延長使用壽命。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本技術公開了一種邊緣中心雙向受力型發電路面壓電換能裝置，包括圓筒形剛性側壁和固定于其底面的剛性底板及扣蓋在其頂部的剛性頂板，在圓筒形剛性側壁的頂端位置和剛性頂板之間粘貼固定一圈具有一定高度的彈性橡膠墊，整體組合構成一個可承受一定荷載作用的圓筒形剛性保護外殼；剛性底板的中心固定一個具有一定高度和直徑的剛性支柱，在剛性支柱表面粘貼固定一個在應力應變作用下可產生電能的薄板式壓電晶片，薄板式壓電晶片的外側邊緣區域粘貼固定一個可傳遞荷載作用力的圓形外凸式彈性施壓片，彈性施壓片的頂面與剛性頂板緊密接觸。該裝置可放大道路車輛荷載作用下壓電晶片的變形，提高其力電轉換效率，增加發電量，同時可延長使用壽命。【專利說明】—種邊緣中心雙向受力型發電路面壓電換能裝置
本技術屬于道路工程領域，涉及換能裝置，具體涉及一種邊緣中心雙向受力型發電路面壓電換能裝置。
技術介紹
我國已成為世界汽車大國，巨大的機動車保有量意味著道路在使用壽命內將承受幾十億次的車輛荷載。道路在行車荷載的反復作用下發生振動、形變等狀態變化，將行車荷載所帶來的能量轉化為動能和應變能，但最終以熱能或其他能量的形式耗散在道路環境中。因此，開發出可利用此部分能量的壓電式發電路面意義重大。現有發電路面多依靠埋置在路面中的壓電換能器或壓電晶片的換能功效而產生電能。目前關于壓電技術的研究成果可制作出微型壓電換能器，埋設到路面中并不會對路面結構造成較大改變，但路面內部變形較小，能夠傳遞到換能器內部產生力電轉換效應的應力應變更是微乎其微，力電轉換效率較低，達不到實際應用條件的要求。壓電晶片埋置在路面中除存在上述缺陷以外，在車輛荷載作用下，集料的凸起或者棱角易施加給其較大的作用力，超過極限強度而產生破壞，導致壓電功能失效，使用壽命較短。由此可見，開發出一種新型路用壓電換能器，在不影響道路結構并具備較大抗破壞強度的情況下，能夠放大路面內部應力應變作用以提高力電轉換效率，具備重大研究意義。
技術實現思路
針對現有技術存在的不足，本技術的目的在于，提供一種邊緣中心雙向受力型發電路面壓電換能裝置，提高極限破壞強度，增大壓電片變形空間，提高道路荷載作用下的力電轉換效率。 為了解決上述技術問題，本技術采用如下技術方案予以實現: 一種邊緣中心雙向受力型發電路面壓電換能裝置，包括剛性側壁和固定于其底面的剛性底板及扣蓋在其頂部的剛性頂板，在剛性側壁的頂端位置和頂端剛性頂板之間粘貼固定一圈彈性橡膠墊，整體組合構成一個能夠承受荷載作用的剛性保護外殼； 在剛性保護外殼內，剛性底板的中心設置有剛性支柱，在剛性支柱的表面粘貼固定一個在應力應變作用下可產生電能的薄板式壓電晶片，在薄板式壓電晶片的外側邊緣區域粘貼固定一個可傳遞荷載作用力的彈性施壓片，彈性施壓片的頂面與頂端剛性頂板緊密接觸；薄板式壓電晶片的上下表面各連接有一條導線，剛性側壁上設置有一個導線輸出孔以布設導線。 本技術還具有如下技術特征: 所述的剛性保護外殼為圓筒狀。 所述的彈性施壓片為圓形外凸式彈性施壓片。 本技術與現有技術相比，具有如下有益技術效果: 本技術的邊緣中心雙向受力型發電路面壓電換能裝置可解決常規薄板式壓電晶片在道路中應用時面臨的應用局限，如壓電晶片與集料表面凸起位置接觸處易產生應力集中現象而導致其破壞，同時道路面層在車輛荷載作用下產生的變形較小，導致其力電轉換效率較差，電能收集困難。較常規壓電換能器相比，本技術上部頂板受到路面中集料任何一點的凸起作用均可產生豎向變形，結合剛性支柱和彈性施壓片的綜合作用，給予壓電晶片較大的豎向變形，可產生優良的力電轉換效果；同時剛性外殼的保護作用提高了其在路面中的耐久性，延長了使用壽命。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1是本技術的整體結構立體外觀示意圖。 圖2是本技術的整體結構豎向剖面示意圖。 圖中各個標號的含義為:1_剛性側壁,2-剛性底板，3-剛性頂板，4-剛性支柱，5-薄板式壓電晶片，6-彈性施壓片，7-彈性橡膠墊，8-導線，9-導線輸出孔。 以下結合附圖和實施例對本技術的具體內容作進一步詳細地說明。 【具體實施方式】 以下給出本技術的具體實施例，需要說明的是本技術并不局限于以下具體實施例，凡在本申請技術方案基礎上做的等同變換均落入本技術的保護范圍。 實施例: 遵從上述技術方案，如圖1和圖2所示，本實施例給出一種邊緣中心雙向受力型發電路面壓電換能裝置，包括剛性側壁I和固定于其底面的剛性底板2及扣蓋在其頂部的剛性頂板3，在剛性側壁I的頂端位置和頂端剛性頂板3之間粘貼固定一圈彈性橡膠墊7，整體組合構成一個能夠承受荷載作用的剛性保護外殼； 在剛性保護外殼內，剛性底板2的中心設置有剛性支柱4，在剛性支柱4的表面粘貼固定一個在應力應變作用下可產生電能的薄板式壓電晶片5，在薄板式壓電晶片5的外側邊緣區域粘貼固定一個可傳遞荷載作用力的彈性施壓片6，彈性施壓片6的頂面與頂端剛性頂板3緊密接觸；薄板式壓電晶片5的上下表面各連接有一條導線8，剛性側壁I上設置有一個導線輸出孔9以布設導線8。 剛性保護外殼為圓桶狀；彈性施壓片6為圓形外凸式彈性施壓片。 彈性橡膠墊7在道路荷載對頂板3的作用力下可產生一定的壓縮變形，頂板3可產生一定的豎向位移，彈性橡膠墊7的厚度為剛性保護外殼的1/7?1/10。 剛性支柱4的高度為剛性保護外殼的1/2?2/3 ;剛性支柱4為圓柱狀，其直徑為剛性底板2直徑的1/8?1/10。 薄板式壓電晶片5和彈性施壓片6與剛性側壁I接觸但不固定。彈性施壓片6在頂板3的豎向位移作用下可施加給薄板式壓電晶片5邊緣荷載作用力。 薄板式壓電晶片5在剛性支柱4對其中心位置的固定作用下，同時在彈性施壓片6施加的反向荷載作用下，整個薄板式壓電晶片5面積內均可產生豎向變形，對荷載作用下的薄板式壓電晶片5的變形產生放大功效，形成邊緣-中心雙向受力的發電落棉壓電換能裝置，即邊緣中心雙向受力型壓電換能裝置。 剛性側壁I中下部位置設置一個導線輸出孔9以布設導線8，方便電能輸出。 使用過程:在鋪筑浙青路面時，中面層鋪筑完成但未完全成型時，根據壓電換能器尺寸開挖合適的坑槽，將本技術的發電路面壓電換能裝置埋置在道路坑槽中，依據道路交通量合理布設間距、尺寸，同時布設電能收集電路，然后鋪筑道路上面層，碾壓壓實成型即可。【權利要求】1.一種邊緣中心雙向受力型發電路面壓電換能裝置，包括剛性側壁(I)和固定于其底面的剛性底板⑵及扣蓋在其頂部的剛性頂板(3)，其特征在于:在剛性側壁⑴的頂端位置和頂端剛性頂板(3)之間粘貼固定一圈彈性橡膠墊(7)，整體組合構成一個能夠承受荷載作用的剛性保護外殼； 在剛性保護外殼內，剛性底板⑵的中心設置有剛性支柱(4)，在剛性支柱⑷的表面粘貼固定一個在應力應變作用下可產生電能的薄板式壓電晶片(5)，在薄板式壓電晶片(5)的外側邊緣區域粘貼固定一個可傳遞荷載作用力的彈性施壓片￠)，彈性施壓片(6)的頂面與頂端剛性頂板(3)緊密接觸；薄板式壓電晶片(5)的上下表面各連接有一條導線(8)，剛性側壁(I)上設置有一個導線輸出孔(9)以布設導線(8)。2.如權利本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種邊緣中心雙向受力型發電路面壓電換能裝置，包括剛性側壁(1)和固定于其底面的剛性底板(2)及扣蓋在其頂部的剛性頂板(3)，其特征在于：在剛性側壁(1)的頂端位置和頂端剛性頂板(3)之間粘貼固定一圈彈性橡膠墊(7)，整體組合構成一個能夠承受荷載作用的剛性保護外殼；在剛性保護外殼內，剛性底板(2)的中心設置有剛性支柱(4)，在剛性支柱(4)的表面粘貼固定一個在應力應變作用下可產生電能的薄板式壓電晶片(5)，在薄板式壓電晶片(5)的外側邊緣區域粘貼固定一個可傳遞荷載作用力的彈性施壓片(6)，彈性施壓片(6)的頂面與頂端剛性頂板(3)緊密接觸；薄板式壓電晶片(5)的上下表面各連接有一條導線(8)，剛性側壁(1)上設置有一個導線輸出孔(9)以布設導線(8)。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王朝輝，封棟杰，李彥偉，趙永禎，高志偉，董彪，鄭晨，
申請(專利權)人：長安大學，
類型：新型
國別省市：陜西;61