路面換能設備制造技術

本實用新型專利技術涉及一種路面換能設備，用于將路面振動的機械能轉換為電能，包括：第一面板(1)；第二面板(5)；中間保護層(4)，其設置于所述第一面板(1)與所述第二面板(5)之間，并且開設有多個第一孔洞(43)；壓電轉換組件，其包括至少一個壓電轉換單元(3)，并且各所述壓電轉換單元(3)容置于所述中間保護層(4)的一個所述第一孔洞(43)內；以及導電組件(2)，其連接各所述壓電轉換單元(3)以及外部的電能收集設備，用于將各所述壓電轉換單元(3)輸出的電能傳輸至所述電能收集設備。能夠組裝為盒式結構，方便嵌入路面，將路面振動的機械能轉換為電能，具有加工方便、結構簡單、組裝快捷等優點，便于施工操作。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及交通、能源和機械裝置領域，尤其是一種將車輛荷載所產生的機械能收集置換為電能的路面換能設備。
技術介紹
在車輛行駛在路面的過程中，無論是在瀝青混凝土路面還是在水泥路面，路面內部都會產生縱橫向的振動。這種路面振動的機械能可以轉換為電能，并且可能的換能方式包括壓電式、靜電式、電磁式等。其中，壓電式的換能方式具有俘能效率高、能量密度大等優點，在國內外已有部分研宄。例如，以色列研制出了可用于路面、軌道和跑道的基于壓電效應的能量收集系統，但該技術的具體細節并未公開，實施和推廣困難。雖然，國內在壓電材料和壓電換能方面研宄較多，但是關于將路面振動的機械能轉換為電能并進行收集方面的研宄不系統，各種路面換能設備存在施工復雜、剛度低、防水防腐性差等缺點。
技術實現思路
技術問題有鑒于此，本技術要解決的技術問題是，提供一種便于施工操作的路面換能設備。解決方案為了解決上述技術問題，根據本技術的一實施例，提供了一種路面換能設備，用于將路面振動的機械能轉換為電能，包括:第一面板；第二面板；中間保護層，其設置于所述第一面板與所述第二面板之間，并且開設有多個第一孔洞；壓電轉換組件，其包括至少一個壓電轉換單元，并且各所述壓電轉換單元容置于所述中間保護層的一個所述第一孔洞內；以及導電組件，其連接各所述壓電轉換單元以及外部的電能收集設備，用于將各所述壓電轉換單元輸出的電能傳輸至所述電能收集設備。對于上述路面換能設備，在一種可能的實現方式中，所述第一面板和所述第二面板各自靠近所述中間保護層的一側均為邊緣部較低、而中間部較高的第一臺階結構；所述中間保護層分別靠近所述第一面板和所述第二面板的兩側均為邊緣部較高、而中間部較低的第二臺階結構，其中，所述第一臺階結構與所述第二臺階結構能夠相互配合，并且所述多個第一孔洞開設于所述第二臺階結構的中間部。對于上述路面換能設備，在一種可能的實現方式中，所述導電組件包括:第一電極，其與各所述壓電轉換單元的靠近所述第一面板的一端側連接；第二電極，其與各所述壓電轉換單元的靠近所述第二面板的另一端側連接；以及導線，用于將所述第一電極和所述第二電極分別連接至所述電能收集設備。對于上述路面換能設備，在一種可能的實現方式中，在所述第一面板的靠近所述中間保護層的一側設置有用于容納所述第一電極的凹槽，在所述第二面板的靠近所述中間保護層的一側設置有用于容納所述第二電極的凹槽。對于上述路面換能設備，在一種可能的實現方式中，所述第一孔洞呈陣列式分布于所述中間保護層的與所述凹槽對應的部分內。對于上述路面換能設備，在一種可能的實現方式中，所述路面換能設備的內部縫隙填充有灌封膠。對于上述路面換能設備，在一種可能的實現方式中，在所述第一面板和所述第二面板各自與所述中間保護層接觸的面上貼有防水膠帶。對于上述路面換能設備，在一種可能的實現方式中，所述第一面板、所述中間保護層和所述第二面板經由安裝組件依次串接。對于上述路面換能設備，在一種可能的實現方式中，所述第一面板、所述中間保護層和所述第二面板的對應位置分別設置有用于容納所述安裝組件的貫通孔。對于上述路面換能設備，在一種可能的實現方式中，所述第一面板與所述第二面板具有相互一致的結構。有益效果本技術的路面換能設備能夠將第一面板、第二面板、中間保護層、壓電轉換組件、導電組件組裝為盒式結構，能夠方便的嵌入路面，將路面振動的機械能轉換為電能，具有加工方便、結構簡單、組裝快捷等優點，便于施工操作。進一步地，第一面板和第二面板結構一致加工方便，適合批量加工。進一步地，各壓電轉換單元呈陣列式排布，能夠提高能量收集效率，并且可以依據道路荷載情況，增加或減少單元數量，使其處于最有利的工作狀態。進一步地，采用安裝組件緊固，整體性好，通過灌封膠和防水膠帶等可以更好的做防水防塵處理，保護電極材料不受腐蝕。根據下面參考附圖對示例性實施例的詳細說明，本技術的其它特征及方面將變得清楚。【附圖說明】包含在說明書中并且構成說明書的一部分的附圖與說明書一起示出了本技術的示例性實施例、特征和方面，并且用于解釋本技術的原理。圖1為本技術一實施例的路面換能設備的立體結構示意圖；圖2為本技術另一實施例的路面換能設備的側視結構示意圖；圖3至圖5為本技術另一實施例的路面換能設備的上頂板、下底板以及中間保護層的結構示意圖；圖6為本技術另一實施例的路面換能設備的組裝結構示意圖；圖7為本技術另一實施例的路面換能設備的組裝結構剖面示意圖；圖8為本技術另一實施例的路面換能設備的壓電轉換單元的結構示意圖。附圖標記說明I:第一面板11，51:第一臺階結構13，53:凹槽2:導電組件21:第一電極22:第二電極3:壓電轉換單元 4:中間保護層41:第二臺階結構43:第一孔洞47:導線出口5:第二面板15，45，55:貫通孔【具體實施方式】以下將參考附圖詳細說明本技術的各種示例性實施例、特征和方面。附圖中相同的附圖標記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優于或好于其它實施例。另外，為了更好的說明本技術，在下文的【具體實施方式】中給出了眾多的具體細節。本領域技術人員應當理解，沒有某些具體細節，本技術同樣可以實施。在一些實例中，對于本領域技術人員熟知的方法、手段、元件和電路未作詳細描述，以便于凸顯本技術的主旨。實施例1圖1為本技術一實施例的路面換能設備的立體結構示意圖。如圖1所示，該路面換能設備用于將路面振動的機械能轉換為電能，該設備主要可以包括:封裝組件、壓電轉換組件和導電組件2。其中，封裝組件可以采用PA+ 二硫化鉬尼龍材料，該材料具有強度高、防水、耐磨、耐腐蝕、耐沖擊、幾何穩定性好、適合機床加工等優點，并且其較高的剛度能很好的將外部荷載傳遞到壓電轉換組件。PA+ 二硫化鉬尼龍板僅是一種示例，也可以采用其他具有強度高、耐腐蝕等性能的材料。具體而言，封裝組件可以包括第一面板1、中間保護層4和第二面板5。所述中間保護層4設置于所述第一面板I與所述第二面板5之間，并且開設有多個第一孔洞43。所述第一面板1、所述中間保護層4和所述第二面板5能夠封裝為一體結構。優選地，所述第一面板I與所述第二面板5可以具有相互一致的結構。此外，如果將路面換能設備嵌入路面鋪裝，根據路面換能設備的放置位置的不同，在第一面板I在第二面板5之上的情況下，也可以將第一面板I稱為上頂板，將第二面板5稱為下底板，二者的名稱與位置均可以相互替換。并且由于采用機床加工后的PA+ 二硫化鉬尼龍板的各表面光滑度很高，方便生產，易于裝配。路面換能設備的壓電轉換組件包括至少一個壓電轉換單元3，并且各所述壓電轉換單元3容置于所述中間保護層4的一個所述第一孔洞43內。其中壓電轉換單元3能夠將路面振動的機械能轉換為電能。例如，如圖5所示，中間保護層4預留了 9個孔，用于放置壓電陶瓷片、即壓電轉換單元3。路面換能設備的導電組件2連接各所述壓電轉換單元3以及外部的電能收集設備，用于將各所述壓電轉換單元3輸出的電能傳輸至所述電能收集設備。本技術的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種路面換能設備，用于將路面振動的機械能轉換為電能，其特征在于，包括：第一面板(1)；第二面板(5)；中間保護層(4)，其設置于所述第一面板(1)與所述第二面板(5)之間，并且開設有多個第一孔洞(43)；壓電轉換組件，其包括至少一個壓電轉換單元(3)，并且各所述壓電轉換單元(3)容置于所述中間保護層(4)的一個所述第一孔洞(43)內；以及導電組件(2)，其連接各所述壓電轉換單元(3)以及外部的電能收集設備，用于將各所述壓電轉換單元(3)輸出的電能傳輸至所述電能收集設備。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹東偉，汪林兵，楊海露，何敏，賈元輝，
申請(專利權)人：交通運輸部公路科學研究所，北京科技大學，
類型：新型
國別省市：北京;11