CN203278589U - 公路碾压发电装置及其阵列 - Google Patents
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Abstract
公路碾压发电装置，包括活动盖板和与活动盖板连接的中心轴，所述中心轴从上到下依次为分为承压段，变形段和发电段，所述承压段与活动盖板连接，所述发电段缠绕有导电线圈，所述变形段上套有弹簧，所述变形段与承压段的连接处有大于弹簧外径的定位节；还包括固定板，固定板上有直径小于弹簧外径但大于发电段外径的穿通孔，所述发电段穿过穿通孔；所述固定板下方空间内有包围发电段的导磁体，所述导磁体的中轴线与穿通孔的中轴线重合。及公路碾压发电装置阵列。采用本实用新型所述的公路碾压发电装置及其阵列，利用中心轴竖直方向位移产生电荷，利用弹簧对中心轴进行复位，结构简单，零部件少，可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型属于能源领域，涉及发电装置，特别是一种公路碾压发电装置及其阵列。
背景技术
随着能源危机的日益加剧低碳经济的呼声越来越高，能源利用率越来越受到人们的重视。整日川流不息的车辆驶过路面，路面在车辆压力作用下会发生变形和振动，这些能量巨大，如果能够将它转换成电能为信号灯、收费站、停车场甚至居民供电，必然会节省大量的电能，提高能源利用率，减少火力发电带来的大气污染和水利发电造成的水污染，在偏远地区，还能节省输电费用，创造更多的经济效益。
车辆碾压发电装置一般安装在收费站、停车场、住宅小区和写字楼入口处等车辆需要减速通过处的路面下方，通过在路面安装受力装置，将车辆碾压路面的能量转化为动能，带动发电装置发电，将发出的电对蓄电池等储能装置充电或通过导线引出供电器直接使用。CN201010228054公开了一种车流碾压发电装置，采用液压传动，将碾压力通过液压系统驱动涡轮带动发电机发电，液压系统由液压缸、液体回路和涡轮构成， CN201210094289公开了一种往复式发电机，通过机械传动将碾压力转化为动能带动发电机发电，传动装置有两套，每套都包括曲轴、连杆、滑块、压板、支撑杆等部件。这两种动能转化装置结构复杂、成本较高、维修保养困难，不利于推广使用。
实用新型内容
为克服现有技术的碾压发电动能转化装置结构复杂、成本较高、维修保养困难的技术缺陷，本实用新型提供一种公路碾压发电装置及其阵列。
公路碾压发电装置，包括活动盖板和位于活动盖板下方的中心轴，所述中心轴从上到下依次为分为承压段、变形段和发电段，所述发电段缠绕有导电线圈，所述变形段上套有弹簧，所述变形段与承压段的连接处有大于弹簧外径的定位节；还包括固定板，固定板上有直径小于弹簧外径但大于发电段外径的穿通孔，所述发电段穿过穿通孔；所述固定板下方空间内有包围发电段的导磁体，所述导磁体的中轴线与穿通孔的中轴线重合。
优选的，还包括储能装置和与储能装置连接的充电线，其特征在于：充电线上串接有镇流器。
优选的，还包括位于固定板下方的由绝缘材料制成的箱体，所述导磁体位于箱体内。
优选的，还包括安装在固定板上并垂直于固定板所在平面的导轨，所述中心轴可沿导轨方向上下滑动。
进一步的，位于导磁体正下方的箱体底部上安装有绝缘限位板。
进一步的，所述箱体为双层箱壁，内层箱壁为绝缘层，外层箱壁为保护支撑层，所述固定板固定在保护支撑层上。
优选的，所述定位节和固定板的穿通孔附近与弹簧的接触部分由压电陶瓷制成，所述定位节和接触部分与储电装置电连接。
优选的，所述活动盖板安装有用于与地面连接的转轴。
公路碾压发电装置阵列，包括九个如上所述的公路碾压发电装置，九个公路碾压发电装置成三行三列排布。
优选的，所述九个公路碾压发电装置的活动盖板为一个整体
采用本实用新型所述的公路碾压发电装置，利用中心轴竖直方向位移产生电荷，利用弹簧对中心轴进行复位，结构简单，零部件少，可靠性高。
采用双层箱体结构，使得本装置强度和抗腐蚀性能提高，进一步增加了装置运行的可靠性，并使得本装置利于模块化制造和整体运输。
在弹簧接触处采用压电陶瓷收集弹簧形变力产生的动能，提高了本装置的发电效率。
本实用新型还提供一种公路碾压发电装置阵列，能覆盖较大路面，使得车辆轮距较大时也能收集全部车轮碾压产生的电能，活动盖板采用一个整体 ，减小了车辆碾过时的颠簸。
附图说明
图1示出本实用新型一种具体实施方式的示意图；
图2示出本实用新型所述中心轴的具体实施方式示意图；
图3示出本实用新型所述公路碾压发电装置阵列的一种布置方式示意图；
各图中附图标记名称为：1.活动盖板 2.导轨 3.中心轴 4.弹簧 5.固定板6.内层箱壁 7.导磁体 8.导电线圈 9.绝缘限位板 10.充电线 11.镇流器 12.储能装置 13.定位节14.螺栓15.转轴 16.外层箱壁 301.固定头 302.承压段 303.变形段 304 发电段。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。
本实用新型公开的公路碾压发电装置，包括活动盖板1和位于活动盖板下方的中心轴3，如图2所示，所述中心轴从上到下依次为分为承压段302，变形段303和发电段304，所述发电段304缠绕有导电线圈8，所述变形段303上套有弹簧4，所述变形段303与承压段302的连接处有大于弹簧外径的定位节13；还包括固定板5，固定板5上有直径小于弹簧外径但大于发电段外径的穿通孔，所述发电段304穿过穿通孔；所述固定板下方空间内有包围发电段的导磁体7，所述导磁体7的中轴线与穿通孔的中轴线重合。
中心轴和活动盖板通过固定头301连接，固定头与活动盖板的连接面可以采用圆弧形表面减小碾压摩擦力，中心轴走向与活动盖板所处平面大致垂直，使活动盖板能够带动中心轴在竖直方向产生上下位移。中心轴的变形段套有弹簧，弹簧被限制在定位节和固定板之间，发电段上缠绕有导体材料制成的导电线圈，发电段位于固定板下方，固定板上的穿通孔一方面供中心轴穿过，同时也对中心轴的活动方向进行限制，使中心轴只能在固定板所处平面的垂直方向运动。固定板下方空间内还有包围发电段的导磁体，导磁体的中轴线与穿通孔的中轴线重合，使得中心轴上下移动时，发电段会从导磁体中心穿过并切割导磁体磁力线。
无车辆经过时，中心轴变形段上的弹簧处于自然状态，通过定位节和固定板支撑中心轴顶起活动盖板，当车轮碾压上活动盖板1时，活动盖板1将中心轴3下压，中心轴在竖直方向产生位移，弹簧4被定位节压缩产生形变，中心轴发电段上的导电线圈8切割导磁体7的磁力线产生电荷。当车轮离开活动盖板后，发生形变的弹簧4自然恢复，中心轴发电段上移，再次切割磁力线产生电荷发电段两次切割磁力线产生的电能，通过充电线被收集在储能装置12中。
针对现有技术存在的不足，本实用新型对现有的类似装置的碾压力传动装置进行了改进，使用中心轴和弹簧及固定板将碾压力转化为切割导磁体磁力线的线圈位移，实现碾压发电，利用弹簧4对中心轴进行复位，结构简单，零部件少；中心轴仅在竖直方向往复运动，运动方式简单稳定，提高了使用寿命，可靠性高。
中心轴与活动盖板接触处的承压段与活动盖板可以为活动连接，也可以是固定连接，也可以不连接，活动盖板下压时，为提高中心轴运动稳定性，优选的，在固定板上安装有垂直于固定板所在平面的导轨2，使得中心轴可沿导轨方向上下滑动。活动盖板1可以采用转轴15与本实用新型安装处的路面连接，对活动盖板进行定位，避免长期使用过程中活动盖板从中心轴上脱离。
所述的公路碾压发电装置，还包括储能装置12和与储能装置12连接的充电线10，优选的可以在充电线上串接镇流器11，以滤除发电过程产生的高压高频脉冲，提高储能装置，例如蓄电池等的使用寿命和充电效率。
为提高发电装置的可靠性和安全性，固定板下方可以用绝缘材料制成一个箱体，导磁体7位于箱体内，所述箱体上部由固定板5覆盖，与固定板构成一个包围导磁体的绝缘密闭腔体。箱体底部上可以安装绝缘限位板9，对发电段的移动位置进行限位，防止在车轮碾压时，发电段位移过大，冲击箱体底部，造成发电段受力损坏，绝缘限位板可以用柔性材料制成，例如橡胶，软木等。绝缘限位板可以安装在箱体底部，也可以安装在位于箱体底部上面的空间内，具体高度根据发电段的位移长度决定，对发电段进行高度限位，绝缘限位板与箱体底部的距离作为高度限位的裕量。箱体优选的可以采用双层箱壁结构，内层箱壁6为绝缘层，提供箱体与外部的绝缘功能，外层箱壁16为保护支撑层，保护支撑层的物理强度较强，例如可以采用水泥或钢筋混凝土或钢板制造，提供强度支撑并加强发电区域与外界隔绝，防止地下生物进入箱体，所述固定板固定在外层箱壁上。
为进一步提高发电效率，本实用新型所述公路碾压发电装置的定位节和固定板上的穿通孔附近与弹簧的接触部分由压电陶瓷制成，所述定位节和接触部分与储电装置电连接。压电陶瓷属于无机非金属材料，是一种具有压电效应的材料。所谓压电效应是指某些材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷。具有这种性能的陶瓷称为压电陶瓷，它的表面电荷的密度与所受的机械应力成正比。常用的压电陶瓷有钛酸钡系、锆钛酸铅二元系及三元系、四元系等。此外，还有一种偏铌酸盐系压电陶瓷，如偏铌酸钾钠（Na0.5·K0.5·NbO3）和偏铌酸锶钡（Bax·Sr1-x·Nb2O5）等，它们不含有毒的铅，对环境保护有利。
在定位节和固定板上的穿通孔附近与弹簧的接触部分采用压电陶瓷，在弹簧发生形变时，弹力挤压定位节和固定板使定位节和固定板发生机械形变，产生电能，进一步提高了本实用新型的发电效率。本实用新型所述的压电陶瓷优选可以采用偏铌酸盐系压电陶瓷。
本实用新型对上述公路碾压发电装置进行组合使用形成公路碾压发电装置阵列，如图2示出一种具体实施方式，包括九个如前所述的公路碾压发电装置，九个公路碾压发电装置成三行三列排布。九个公路碾压发电装置的活动盖板可以设计为一个整体，以减小车辆碾过时的颠簸。
如图1至2所示给出本实用新型的一个具体实施例，活动盖板与安装路面通过转轴连接，中心轴和活动盖板通过固定头301连接，中心轴走向与活动盖板所处平面大致垂直，使活动盖板能够带动中心轴在竖直方向产生上下位移。中心轴的承压段和变形段之间有定位节，中心轴的变形段套有弹簧，弹簧被限制在定位节和固定板之间，变形段上缠绕有导体材料制成的导电线圈，固定板上还有垂直于固定板且包围发电段的导轨，导轨宽度与定位节的宽度配合，使中心轴能沿导轨往复运动。中心轴末端为位于固定板下方的发电段，发电段上缠绕有铜线制成的导线圈，箱体内有包围发电段的导磁体。
导轨以下的箱体采用双层箱壁结构，内层箱壁6为绝缘树脂层，提供箱体与外部的绝缘功能，外层箱壁16为保护支撑层，保护支撑层的物理强度较强，采用水泥制造。外层箱壁宽度设置为5-15厘米以提高抗冲击度，固定板覆盖在箱体成为箱体上盖，通过固定板边缘位置的螺栓将固定板固定在外层箱壁上。导磁体下方设置有橡胶制成的绝缘限位板，以保护发电段结构直接冲击箱体。
与导磁体连接的充电线穿过内层和外层箱壁与镇流器连接，镇流器与作为储电装置的安装在路面下的铅酸蓄电池连接。
车辆碾压活动盖板时，中心轴沿导轨向下运动，弹簧被压缩形变，同时发电段上缠绕的导电线圈相对导磁体产生位移，切割磁力线产生电荷，通过充电线将产生的电能收集到储能装置中，车辆驶离活动盖板后，弹簧形变回复，中心轴与活动盖板复位。如此，车辆每碾过活动盖板，即如上所述产生电能并被储能装置收集。
采用本实用新型所述的公路碾压发电装置，利用中心轴竖直方向位移产生电荷，利用弹簧对中心轴进行复位，结构简单，零部件少，可靠性高。
采用双层箱体结构，使得本装置强度和抗腐蚀性能提高，进一步增加了装置运行的可靠性，并使得本装置利于模块化制造和整体运输。
在弹簧接触处采用压电陶瓷收集弹簧形变力产生的动能，提高了本装置的发电效率。
本实用新型还提供一种公路碾压发电装置阵列，能覆盖较大路面，使得车辆轮距较大时也能收集全部车轮碾压产生的电能，活动盖板采用一个整体 ，减小了车辆碾过时的颠簸
前文所述的为本实用新型的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述实用新型发明人的实用新型验证过程，并非用以限制本实用新型的专利保护范围，本实用新型的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1. 公路碾压发电装置，包括活动盖板（1）和位于活动盖板（1）下方的中心轴（3），其特征在于：
所述中心轴（3）从上到下依次为分为承压段（302）、变形段（303）和发电段（304），所述发电段缠绕有导电线圈（8），所述变形段（303）上套有弹簧（4），所述变形段（303）与承压段（302）的连接处有大于弹簧外径的定位节（13）；
还包括固定板，固定板（5）上有直径小于弹簧外径但大于发电段外径的穿通孔，所述发电段（304）穿过穿通孔；
所述固定板下方空间内有包围发电段（304）的导磁体（7），所述导磁体（7）的中轴线与穿通孔的中轴线重合。
2.如权利要求1所述的公路碾压发电装置，还包括储能装置（12）和与储能装置连接的充电线（10），其特征在于：充电线（10）上串接有镇流器（11）。
3.如权利要求1所述的公路碾压发电装置，其特征在于：还包括位于固定板（5）下方的由绝缘材料制成的箱体，所述导磁体（7）位于箱体内。
4.如权利要求1所述的公路碾压发电装置，其特征在于：还包括安装在固定板上并垂直于固定板所在平面的导轨（2），所述中心轴（3）可沿导轨（2）方向上下滑动。
5.如权利要求3所述的公路碾压发电装置，其特征在于：位于导磁体正下方的箱体底部上安装有绝缘限位板（9）。
6.如权利要求3所述的公路碾压发电装置，其特征在于：所述箱体为双层箱壁，内层箱壁（6）为绝缘层，外层箱壁（16）为保护支撑层，所述固定板（5）固定在保护支撑层上。
7.如权利要求1所述的公路碾压发电装置，其特征在于：所述定位节（13）和固定板的穿通孔附近与弹簧（4）的接触部分由压电陶瓷制成，所述定位节和接触部分与储电装置电连接。
8.如权利要求1所述的公路碾压发电装置，其特征在于：所述活动盖板（1）安装有用于与地面连接的转轴（15）。
9.公路碾压发电装置阵列，其特征在于：包括九个如权利要求1至8任意一项所述的公路碾压发电装置，九个公路碾压发电装置成三行三列排布。
10.如权利要求9所述的公路碾压发电装置阵列，其特征在于：所述九个公路碾压发电装置的活动盖板为一个整体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20131106 Effective date of abandoning: 20160406 |
|
| C25 | Abandonment of patent right or utility model to avoid double patenting |