一种圆筒式沥青路面能量收集装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型属于新能源收集转化设备技术领域，公开了一种圆筒式沥青路面能量收集装置，包括金属底板(1)，金属底板(1)上表面竖直设有多个圆柱状的金属柱体(2)，每个金属柱体(2)上套装有压电换能器(3)；压电换能器(3)包含圆筒状的压电陶瓷(301)，压电陶瓷(301)的内、外表面分别包裹有金属表皮(302)；压电换能器(3)的顶部设有金属顶板(5)，金属底板(1)和金属顶板(5)之间的空隙部位填充有封装保护层(4)。本实用新型采用圆筒式结构，保证了受力的均匀，与沥青路面的协同性好，能量转化效率高。
【专利说明】
一种圆筒式沥青路面能量收集装置
技术领域
[0001]本实用新型属于新能源收集转化设备技术领域，尤其涉及一种圆筒式沥青路面能量收集装置。
【背景技术】
[0002]沥青路面在车辆作用下，会产生应力、应变、位移和振动，这些响应会给路面带来应变能，并最终通过振动以热能形式散发到外界中。在使用期内，路面要经受上亿次的机械振动，这对于路面来说是不利的。但从能量转化角度来说，却是一种可以转化利用的能量。
[0003]利用压电效应可以将交通荷载对路面所做的机械功部分转化为电能并加以利用。当晶体表面受到某方向外力的作用时，内部就产生电极化现象，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷，而且所产生的电荷量与施加外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。
[0004]利用压电效应将机械能转化成电能，已得到广泛的研究和利用。压电陶瓷、压电聚合物等在生物、医疗、军事等领域得到了广泛的利用。压电元件、压电材料的生产等也逐步成熟。然而在道路应用方面，对路面的结构相应的研究主要集中在路面设计、材料、维护等方面，并没有从能量利用角度进行研究。为使得压电换能器能够与沥青路面良好地协同工作，同时又能够产生尽可能多的能量，应用于道路工程领域的压电换能器必须具有合适的刚度、较高的能量转化效率以及较大的能量传输系数。但通过相关研究发现，现有的压电换能器或刚度不合适，或能量转化效率低，或能量传输系数小，都无法同时满足道路能量收集的要求。因此，迫切需要提供一种与沥青路面协同性好、能量转化效率高的沥青路面能量收集装置。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种圆筒式沥青路面能量收集装置，解决了现有技术中存在的压电换能器刚度不合适、能量转化效率低的问题。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。
[0007]—种圆筒式沥青路面能量收集装置，包括金属底板，金属底板上表面竖直设有多个圆柱状的金属柱体，每个金属柱体上套装有压电换能器;所述压电换能器包含圆筒状的压电陶瓷，压电陶瓷的内、外表面均包裹有金属表皮;压电换能器的顶部设有金属顶板，金属底板和金属顶板之间的空隙部位填充有封装保护层。
[0008]优选地，所述金属表皮、金属顶板分别通过铜粉导电胶与压电陶瓷粘接。
[0009]优选地，所述铜粉导电胶的材质为双键DB2011铜粉导电胶或双键DB2014铜粉导电胶。
[0010]优选地，所述金属柱体的高度小于压电换能器的高度。
[0011]优选地，所述金属底板和金属柱体是一体成型的。
[0012]优选地，所述金属顶板与金属底板平行，且大小、形状分别相同。
[0013]优选地，所述金属柱体的数量为四个。
[0014]优选地，所述金属表皮采用厚度为Imm的磷青铜或黄铜制成。
[0015]优选地，所述圆筒状的压电陶瓷的材质为锆钛酸铅，内径为I?3cm，外径为3?5cm，高度为I?5cm。
[0016]优选地，所述封装保护层的材质为环氧树脂或沥青砂。
[0017]本实用新型的有益效果是，通过在金属模具上设有多个金属柱体，增大了输出功率;同时将压电换能器嵌套在金属柱体上，使压电换能器的位置固定，提高了它的径向稳定性;还在压电换能器和金属模具上方设有金属顶板，用于传递荷载并保证受力均匀。解决了现有技术中存在的压电换能器刚度不合适、能量转化效率低的问题。
【附图说明】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0019]图1是本实用新型的一种圆筒式沥青路面能量收集装置的金属模具的结构示意图；
[0020]图2为图1所示的圆筒式沥青路面能量收集装置的压电换能器的结构示意图；
[0021]图3为图1所示的圆筒式沥青路面能量收集装置封装后压电装置的俯视图。
[0022]图中，1、金属底板;2、金属柱体;3、压电换能器，301、压电陶瓷，302、金属表皮;4、封装保护层;5、金属顶板。
【具体实施方式】
[0023]参照图1，本实用新型的一种圆筒式沥青路面能量收集装置的结构，包括金属模具，金属模具包含金属底板I，金属底板I上表面竖直设有多个圆柱状的金属柱体2，金属柱体2的数量为四个，金属底板I和金属柱体2是一体成型的。金属柱体2上套装有压电换能器3(图3示)，金属柱体2的高度小于压电换能器3的高度。
[0024]参照图2，压电换能器3包括圆筒状的压电陶瓷301，压电陶瓷301的内外表面均包裹有金属表皮302;金属表皮302分别通过铜粉导电胶与压电陶瓷301粘接;铜粉导电胶的材质为双键DB2011铜粉导电胶或双键DB2014铜粉导电胶;金属表皮302采用厚度为Imm的磷青铜或黄铜制成，圆筒状的压电陶瓷301采用机械耦合系数高、压电系数高的锆钛酸铅，内径为I?3cm，外径为3?5cm，高度为I?5cm。
[0025]参照图3，所有压电换能器3的顶部设有金属顶板5，金属顶板5与金属底板I平行，且大小、形状分别相同。金属顶板5与压电换能器3的压电陶瓷301分别通过铜粉导电胶粘接;铜粉导电胶的材质为双键DB2011铜粉导电胶或双键DB2014铜粉导电胶。金属底板I和金属顶板5之间的空隙部位填充有封装保护层4，封装保护层4的材质为环氧树脂或沥青砂。
[0026]使用时，将封装好的多个圆筒式沥青路面能量收集装置沿行车轨迹带方向埋置在沥青混凝土路面深度约2cm的上面层处，多个圆筒式沥青路面能量收集装置无间距紧密排列，且相互之间采用电学并联的方式连接。当车辆经过，施加行车荷载时，荷载将由金属顶板传递至压电换能器3，根据正压电效应，压电陶瓷301受力之后可将路面机械能转化为电能，电能由导线输出并加以利用。
[0027]本实用新型的圆筒式沥青路面能量收集装置，金属柱体2的数量也可以为多个，金属模具内部设有电路，各压电换能器3之间采用并联的方式连接，增大了输出功率;将压电换能器3嵌套在金属柱体2上，使压电换能器3的位置固定，提高了它的径向稳定性;还在压电换能器3和金属模具上方设有金属顶板5，用于传递荷载并保证受力均匀。解决了现有技术中存在的压电换能器刚度不合适、能量转化效率低的问题。
[0028]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种圆筒式沥青路面能量收集装置，其特征在在于:包括金属底板(I)，金属底板(I)上表面竖直设有多个圆柱状的金属柱体(2);每个金属柱体(2)上套装有压电换能器(3);所述压电换能器(3)包含圆筒状的压电陶瓷(301)，压电陶瓷(301)的内、外表面均包裹有金属表皮(302);压电换能器(3)的顶部设有金属顶板(5)，金属底板(I)和金属顶板(5)之间的空隙部位填充有封装保护层(4)。2.根据权利要求1所述的圆筒式沥青路面能量收集装置，其特征在于:所述金属表皮(302)、金属顶板(5)分别通过铜粉导电胶与压电陶瓷(301)粘接。3.根据权利要求2所述的圆筒式沥青路面能量收集装置，其特征在于:所述铜粉导电胶的材质为双键DB2011铜粉导电胶或双键DB2014铜粉导电胶。4.根据权利要求1所述的圆筒式沥青路面能量收集装置，其特征在于:所述金属柱体(2)的高度小于压电换能器(3)的高度。5.根据权利要求1所述的圆筒式沥青路面能量收集装置，其特征在于:所述金属底板(1)和金属柱体(2)是一体成型的。6.根据权利要求1所述的圆筒式沥青路面能量收集装置，其特征在于:所述金属顶板(5)与金属底板(I)平行，且大小、形状分别相同。7.根据权利要求1所述的圆筒式沥青路面能量收集装置，其特征在于:所述金属柱体(2)的数量为四个。8.根据权利要求1所述的圆筒式沥青路面能量收集装置，其特征在于:所述金属表皮(302)采用厚度为Imm的磷青铜或黄铜制成。9.根据权利要求1所述的圆筒式沥青路面能量收集装置，其特征在于:所述圆筒状的压电陶瓷(301)的材质为错钛酸铅，内径为I?3cm，外径为3?5cm，高度为I?5cm。10.根据权利要求1所述的圆筒式沥青路面能量收集装置，其特征在于:所述封装保护层(4)的材质为环氧树脂或沥青砂。
【文档编号】H02N2/18GK205509893SQ201620256297
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】纪小平, 甄逸康, 何创
【申请人】纪小平, 甄逸康, 何创