一种柔性压电发电路面减速带的制作方法

本发明涉及一种减速带，涉及一种柔性压电发电路面减速带。

背景技术

能源推动了社会的进步，而在将来能源不足必将阻碍社会的发展，为了应对不断严重的能源危机，国家大力推动新能源发展，加大力度推广可再生能源的应用，旨在建设一个环境友好型、资源节约型社会。道路中存在极大的能量场，包括热能、光能、机械能等，将这些能量合理的利用起来可以极大的缓解能源危机。道路环境中的行驶车辆产生的振动能具有较高的能量密度，通过压电效应可将轴载振动将道路中车辆荷载产生的振动能转化成电能为道路附属设施供电。目前有将压电片堆叠直接置于道路中，也有将压电片置于减速带中，并以此来产生电能，这是一种理想的道路环境收集方式。

然而，现有的压电发电减速带尚处于起步阶段，多数的压电发电装置只是理论上适用于减速带，但是实际上还是有许多不足。

目前，减速带压电发电技术尚处于起步阶段，存在较多不足。主要缺点如下：

1、现有的压电发电减速带多采用堆栈式压电发电装置，这种压电装置方式引起压电片的应变能小，能量转化率低，产生的电能小。

2、现有的压电发电减速带往往具有很大的刚度，在车辆快速通过时，加剧了车辆的振动，严重地影响了行车舒适性，这样会对车辆造成不可恢复型损坏，降低车辆的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种柔性压电发电路面减速带，该减速带产生的电能较多，并且车辆通过时的行车舒适性较好。

为达到上述目的，本发明所述的柔性压电发电路面减速带包括减速带本体、应力扩增钢板及塑胶罩面；

减速带本体内设置有若干容置凹槽，其中，各容置凹槽内均插入有叠堆型压电发电装置，其中，所述叠堆型压电发电装置包括保护外壳、钢压板及垫片，其中，钢压板位于容置凹槽外，钢压板与垫片之间有间隙，垫片位于保护外壳上，保护外壳内设置有压缩弹簧、若干压电振子及若干绝缘钢条，其中，各压电振子及压缩弹簧自上到下依次分布，且钢压板的底部设置有传力杆，其中，传力杆的下端穿过垫片及保护外壳的顶部插入于保护外壳内，各压电振子之间以及最上层的压电振子与传力杆的下端之间均设置有橡胶垫块；各绝缘钢条的上端插入于保护外壳的顶部，各绝缘钢条的下端与各压电振子相连接；

应力扩增钢板位于各叠堆型压电发电装置中的钢压板上，塑胶罩面覆盖于应力扩增钢板上；

各容置凹槽内的各压电振子电连接。

同一叠堆型压电发电装置内的各绝缘钢条沿周向等间距分布。

各压电振子均包括振动基板以及设置于振动基板上表面及下表面的压电陶瓷片，振动基板上设置有用于供绝缘钢条穿过的通孔。

压电陶瓷片为锆钛酸铅压电陶瓷片，压电陶瓷片的厚度及直径分别为2mm及50mm。

压电陶瓷片通过胶结剂固定于振动基板上，其中，胶结剂由双键db2011铜粉导电胶与502强力胶混合而成，其中，双键db2011铜粉导电胶与502强力胶的质量比为1:1。

同一叠堆型压电发电装置中压电振子的数量均为九片。

同一叠堆型压电发电装置中的各压电陶瓷片串联连接而组成发电电路，不同叠堆型压电发电装置对应的发电电路并联连接。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的柔性压电发电路面减速带包括减速带本体、应力扩增钢板及塑胶罩面，应力扩增钢板位于减速带本体上，塑胶罩面覆盖于应力扩增钢板上，通过塑胶罩面传力车轮载荷，同时保护减速带本体，当车辆经过减速带时，通过塑胶罩面变形缓冲车轮冲击荷载，以提高车辆通过时行车的舒适性。塑胶罩面产生的冲击变形经应力扩增钢板及钢压板传递到压电振子及压缩弹簧上，使得压电振子向下变形发电，当车辆离开塑胶罩面上，在压缩弹簧的作用下压电振子向上变形发电，以实现电压陶瓷片的二次发电，发电量较高。最后需要说明的是，本发明通过塑胶罩面及压电振子的受弯变形，使得车辆通过减速带时不至于因其刚度过大而产生较大的振动，有效的降低减速带对车辆及驾驶体验的影响。

附图说明

图1为本发明中叠堆型压电发电装置的结构示意图；

图2为本发明中叠堆型压电发电装置的俯视图；

图3为本发明中压电振子的结构示意图；

图4为本发明的结构示意图；

图5为本发明的俯视图。

其中，1为钢压板、2为保护外壳、3为绝缘钢条、4为振动基板、5为压电陶瓷片、6为橡胶垫块、7为压缩弹簧、8为垫片、9为塑胶罩面、10为应力扩增钢板、11为导线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1至图5，本发明所述的柔性压电发电路面减速带包括减速带本体、应力扩增钢板10及塑胶罩面9；减速带本体内设置有若干容置凹槽，其中，各容置凹槽内均插入有叠堆型压电发电装置，其中，所述叠堆型压电发电装置包括保护外壳2、钢压板1及垫片8，其中，钢压板1位于容置凹槽外，钢压板1与垫片8之间有间隙，垫片8位于保护外壳2上，保护外壳2内设置有压缩弹簧7、若干压电振子及若干绝缘钢条3，其中，各压电振子及压缩弹簧7自上到下依次分布，且钢压板1的底部设置有传力杆，其中，传力杆的下端穿过垫片8及保护外壳2的顶部插入于保护外壳2内，各压电振子之间以及最上层的压电振子与传力杆的下端之间均设置有橡胶垫块6；各绝缘钢条3的上端插入于保护外壳2的顶部，各绝缘钢条3的下端与各压电振子相连接；应力扩增钢板10位于各叠堆型压电发电装置中的钢压板1上，塑胶罩面9覆盖于应力扩增钢板10上；各容置凹槽内的各压电振子电连接，其中，同一叠堆型压电发电装置内的各绝缘钢条3沿周向等间距分布；同一叠堆型压电发电装置中压电振子的数量均为九片，其中，叠堆型压电发电装置基于31机电耦合模式。

各压电振子均包括振动基板4以及设置于振动基板4上表面及下表面的压电陶瓷片5，振动基板4上设置有用于供绝缘钢条3穿过的通孔；压电陶瓷片5为锆钛酸铅压电陶瓷片，压电陶瓷片5的厚度及直径分别为2mm及50mm；压电陶瓷片5通过胶结剂固定于振动基板4上，其中，胶结剂由双键db2011铜粉导电胶与502强力胶混合而成，其中，双键db2011铜粉导电胶与502强力胶的质量比为1:1。

同一叠堆型压电发电装置中的各压电陶瓷片5串联连接而组成发电电路，不同叠堆型压电发电装置对应的发电电路并联连接。

本发明中各压电陶瓷片5之间通过导线11电连接，另外，各压电陶瓷片5均为圆形的锆钛酸铅压电陶瓷片，使得该压电陶瓷片5具有机电耦合系数高、压电应变常数高及电阻率大的优点，并具有较好的温度稳定性和时间稳定性，较强的耐酸性，能很好的适应复杂的道路环境。

所述压电振子在制作过程中，先通过胶结剂将两片压电陶瓷片5粘结于振动基板4上，然后放置于真空干燥箱中加热至120℃并保持2小时，使得胶结剂充分固化。

保护外壳2选用强度高、刚度大的材料预制得到，主要作用是整个压电发电装置的载体，并且保护装置受外力破坏。钢压板1作为主要的传力装置，将行车荷载作用力传递至叠堆型压电发电装置。在钢压板1和保护外壳2之间存在安全距离，目的是为了将压电振子的应变控制在一定范围内，以防止压电振子变形过大而被破坏，并在钢压板1与保护外壳2之间设有垫片8，垫片8的主要作用是缓冲，防止过大冲撞破坏装置，同时降低碰撞噪音。在最下层压电振子与保护外壳2的内壁之间粘结一个高劲度系数的压缩弹簧7，压缩弹簧7的作用在于防止上部荷载过大使压电振子被损坏，并且在车辆驶离后，荷载消失，压缩弹簧7回弹，反向作用于压电振子，使其变形而再次产生电能。