一種采用壓電材料的發(fā)電式減速帶的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種減速帶，特別是涉及一種采用壓電材料的發(fā)電式減速帶。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國外基于壓電晶體道路發(fā)電的試驗已經(jīng)在大范圍內(nèi)實施，但現(xiàn)有的發(fā)電減速帶大多是采用切割磁感線原理，而在少量采用壓電材料的發(fā)電減速帶未能充分利用車輛通過時損失的動能，它們大部分被力緩沖裝置所吸收，發(fā)電效率低。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]為了充分利用車輛通過減速帶時損失的能量，提高減速帶的發(fā)電效率。本實用新型的目的在于提供一種采用壓電材料的發(fā)電式減速帶，能較充分地將汽車減速過程損失的能量轉(zhuǎn)換為相對均勻穩(wěn)定的電能儲存和利用，結(jié)構(gòu)可靠。
[0004]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0005]在減速帶沿長度方向設(shè)有多個結(jié)構(gòu)相同的發(fā)電單元，每個發(fā)電單元均在下底座上開有十字凹槽，下底座埋入路面，十字凹槽中心開沉孔，下底座上端十字凹槽與圓弧形上底座下端十字凸塊固定連接；圓弧頂座與圓弧形上底座中心凹槽構(gòu)成滑動副，變導(dǎo)程蝸桿的一端伸入到十字凹槽中心沉孔中，變導(dǎo)程蝸桿的另一端與埋入圓弧頂座中心的軸承連接，圓弧頂座底面與圓弧形上底座臺肩用彈簧連接；四個帶偏置銷的蝸輪對稱安裝在下底座十字凹槽底面，分別與變導(dǎo)程蝸桿構(gòu)成蝸輪副，每根連桿的一端分別與各自蝸輪的偏置銷連接，每根連桿的另一端分別與各自活動壓板組件中的滑塊耳環(huán)連接，每個活動壓板組件中的滑塊分別與各自十字槽構(gòu)成滑動副，十字槽頂部分別設(shè)有壓電晶體。
[0006]所述變導(dǎo)程蝸桿上兩端的導(dǎo)程小，而中部導(dǎo)程大。
[0007]所述四個蝸輪上偏置銷的安裝初相位依次相差90°。
[0008]所述活動壓板組件，由滑塊和壓板兩部分組成，壓板接觸面大于或等于壓電晶體表面。
[0009]與【背景技術(shù)】相比，本實用新型具有的有益效果:
[0010]1、利用蝸輪蝸桿和曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)基于壓電原理發(fā)電的力緩沖和增速過程，彈簧在壓縮和恢復(fù)過程都能帶動滑動壓板多次擠壓壓電材料，提高了車輛損失能量的利用率。
[0011]2、地下空間對稱分布的壓電晶體區(qū)域增大了發(fā)電面積，以蝸桿的軸為基準(zhǔn)，在上下底座之間旋轉(zhuǎn)對稱地安裝著四組由蝸輪、連桿、滑動壓板組成的部件和壓電晶體，交替擠壓發(fā)電，不僅提高了發(fā)電效率，也增強了產(chǎn)生電流的穩(wěn)定性。
[0012]3、采用的變導(dǎo)程蝸桿提高擠壓發(fā)電周期的均勻性，延長了裝置的壽命。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0014]圖2是地下裝置部分俯視圖。
[0015]圖中:1、圓弧頂座，2、軸承，3、四個彈簧，4、變導(dǎo)程蝸桿，5、四個帶偏置銷的蝸輪，6、四根連桿，7、四個活動壓板組件，8、四組壓電晶體，9、下底座，10、上底座。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0017]如圖1、圖2所示，本實用新型在減速帶沿長度方向設(shè)有多個結(jié)構(gòu)相同的發(fā)電單元，多個結(jié)構(gòu)相同的發(fā)電單元在減速帶可等距或不等距布置。每個發(fā)電單元均包括:圓弧頂座1，軸承2，四個彈簧3，變導(dǎo)程蝸桿4，四個帶偏置銷的蝸輪5，四根連桿6，四個活動壓板組件7，四組壓電晶體8，下底座9和上底座10 ;下底座9上開有十字凹槽，下底座9埋入路面，十字凹槽中心開沉孔，下底座9上端十字凹槽與圓弧形上底座10下端十字凸塊固定連接，圓弧頂座I與圓弧形上底座10中心凹槽構(gòu)成滑動副，變導(dǎo)程蝸桿4的一端伸入到十字凹槽中心沉孔中，變導(dǎo)程蝸桿4的另一端與埋入圓弧頂座I中心的軸承2連接，圓弧頂座I底面與圓弧形上底座10臺肩用四個彈簧3連接，四個帶偏置銷的蝸輪5對稱安裝在下底座9十字凹槽底面，分別與變導(dǎo)程蝸桿4構(gòu)成蝸輪副，每根連桿6的一端分別與各自蝸輪的偏置銷連接，每根連桿的另一端分別與各自活動壓板組件7中的滑塊耳環(huán)連接，每個活動壓板組件中的滑塊分別與各自十字槽構(gòu)成滑動副，十字槽頂部分別設(shè)有壓電晶體8。
[0018]所述變導(dǎo)程蝸桿4上兩端的導(dǎo)程小，而中部導(dǎo)程大。
[0019]所述四個帶偏置銷的蝸輪5上偏置銷的安裝初相位依次相差90°。
[0020]所述活動壓板組件7，由滑塊和壓板兩部分組成，壓板接觸面大于或等于壓電晶體表面。
[0021]本實用新型的工作原理和過程是:
[0022]當(dāng)車輛駛過減速帶時，車輪先下壓減速帶的圓弧頂座，此時，彈簧壓縮，變導(dǎo)程蝸桿隨著滾動軸承下移，并且發(fā)生轉(zhuǎn)動帶動與之配合的四個帶偏置銷的蝸輪轉(zhuǎn)動，繼而帶偏置銷的蝸輪通過其偏置銷帶動與之鉸接的連桿移動，最后連桿帶動滑動壓板組件擠壓壓電晶體發(fā)電。當(dāng)車輪經(jīng)過后，被壓縮的彈簧恢復(fù)原形，儲存在彈簧中的變形能釋放，帶動圓弧頂座和變導(dǎo)程蝸桿向上運動，變導(dǎo)程蝸桿并發(fā)生轉(zhuǎn)動；變導(dǎo)程蝸桿驅(qū)動與之配合的帶偏置銷的蝸輪轉(zhuǎn)動，帶有偏置銷的蝸輪帶動連桿移動，連桿帶動滑動壓板組件擠壓晶體發(fā)電，存儲于蓄電裝置，供路燈照明使用。
[0023]其中，四組由帶偏置銷的蝸輪、連桿、滑動壓板組件組成的部件和壓電晶體的安裝位置與工作過程:
[0024]四組由帶偏置銷的蝸輪、連桿、滑動壓板組件組成的部件以變導(dǎo)程蝸桿的軸為基準(zhǔn)，在上下底座之間旋轉(zhuǎn)對稱地安裝，壓電晶體固定于下底座內(nèi)四壁并與活動壓板組件的壓板對應(yīng)，其中帶偏置銷蝸輪的偏置銷相位角依次相差90°。則相鄰的兩組部件擠壓壓電材料相差半個周期，相對的兩組部件步調(diào)相同。當(dāng)相對的一對部件的活動壓板組件距離壓電晶體最近時，另一對部件的滑動壓板則距離壓電晶體最遠，依次交替擠壓。該種排列方式可以減小擠壓壓電晶體的未發(fā)電時間，提高發(fā)電的連續(xù)性。
[0025]變導(dǎo)程蝸桿提高壓電周期均勻性工作原理和過程:
[0026]圓弧頂座在受到車輛的壓力向下運動，在變導(dǎo)程蝸桿下移整個行程中，其下移速度先變大后變小。若采用常規(guī)的等導(dǎo)程蝸桿，蝸輪轉(zhuǎn)速也是先變大后變小，對應(yīng)的每一個擠壓壓電晶體的發(fā)電周期先變小后變大；同樣，當(dāng)車輛離開后，圓弧頂座受到彈簧壓力向上運動，對應(yīng)的發(fā)電周期也是先變小后變大。
[0027]此處采用兩端小導(dǎo)程、中間大導(dǎo)程的變導(dǎo)程蝸桿傳動。當(dāng)圓弧頂座在受到車輛的壓力向下運動，在前一半行程中，變導(dǎo)程蝸桿向下移動的速度先由小變?yōu)樽畲笾?，速度變化可以使帶偏置銷的蝸輪轉(zhuǎn)速由小變大；但隨著變導(dǎo)程蝸桿向下移動，其導(dǎo)程由小變大，小導(dǎo)程傳動可以加快帶偏置銷的蝸輪的轉(zhuǎn)速，大導(dǎo)程傳動可以減緩帶偏置銷的蝸輪轉(zhuǎn)速；則通過變導(dǎo)程蝸桿下移速度和變導(dǎo)程傳動兩者對帶偏置銷的蝸輪轉(zhuǎn)速的綜合影響，可以使帶偏置銷的蝸輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定與某個轉(zhuǎn)速附近，對應(yīng)的每一個擠壓壓電晶體的發(fā)電周期也穩(wěn)定于某值；在后一半的行程中，傳動特性與前半行程對稱，發(fā)電小周期也變得相對穩(wěn)定。同樣的，當(dāng)車輛離開后，彈簧回復(fù)過程中情況類似，發(fā)電小周期相對穩(wěn)定。在整個車輛經(jīng)過的過程中，利用變導(dǎo)程蝸桿傳動使得不均勻變化的發(fā)電周期得到彌補變得均勻，從而可提高發(fā)電的效率，并延長整個裝置的壽命。
[0028]長滑塊和薄壓板組合成的活動壓板組件可以提高機構(gòu)穩(wěn)定性和發(fā)電量。滑塊較長，縱向面積小，壓板較薄，縱向面積大。滑動壓板在固定上底座和下底座組合構(gòu)成的導(dǎo)軌中運動，長滑塊增強滑動壓板運動的穩(wěn)定性，薄壓板增加和壓電晶體的擠壓面積，提升了發(fā)電量。
【主權(quán)項】
1.一種采用壓電材料的發(fā)電式減速帶，其特征在于:在減速帶沿長度方向設(shè)有多個結(jié)構(gòu)相同的發(fā)電單元，每個發(fā)電單元均在下底座上開有十字凹槽，下底座埋入路面，十字凹槽中心開沉孔，下底座上端十字凹槽與圓弧形上底座下端十字凸塊固定連接；圓弧頂座與圓弧形上底座中心凹槽構(gòu)成滑動副，變導(dǎo)程蝸桿的一端伸入到十字凹槽中心沉孔中，變導(dǎo)程蝸桿的另一端與埋入圓弧頂座中心的軸承連接，圓弧頂座底面與圓弧形上底座臺肩用彈簧連接；四個帶偏置銷的蝸輪對稱安裝在下底座十字凹槽底面，分別與變導(dǎo)程蝸桿構(gòu)成蝸輪畐IJ，每根連桿的一端分別與各自蝸輪的偏置銷連接，每根連桿的另一端分別與各自活動壓板組件中的滑塊耳環(huán)連接，每個活動壓板組件中的滑塊分別與各自十字槽構(gòu)成滑動副，十字槽頂部分別設(shè)有壓電晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用壓電材料的發(fā)電式減速帶，其特征在于:所述變導(dǎo)程蝸桿上兩端的導(dǎo)程小，而中部導(dǎo)程大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用壓電材料的發(fā)電式減速帶，其特征在于:所述四個帶偏置銷的蝸輪上偏置銷的安裝初相位依次相差90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用壓電材料的發(fā)電式減速帶，其特征在于:所述活動壓板組件，由滑塊和壓板兩部分組成，壓板接觸面大于或等于壓電晶體表面。
【專利摘要】本實用新型公開了一種采用壓電材料的發(fā)電式減速帶。在減速帶上設(shè)有多個相同的發(fā)電單元，發(fā)電單元的下底座上開有十字凹槽，下底座與上底座下端固定連接；圓弧頂座與上底座中心凹槽構(gòu)成滑動副，變導(dǎo)程蝸桿的一端伸入到十字凹槽中心沉孔中，另一端與埋入圓弧頂座中心的軸承連接，圓弧頂座與圓弧形上底座用彈簧連接；四個帶偏置銷的蝸輪對稱安裝在下底座十字凹槽底面與變導(dǎo)程蝸桿構(gòu)成蝸輪副，每根連桿的一端與各自蝸輪的偏置銷連接，另一端與各自活動壓板組件中的滑塊耳環(huán)連接，每個滑塊與各自十字槽構(gòu)成滑動副，十字槽頂部均設(shè)有壓電晶體。通過連桿帶動滑動壓板擠壓壓電晶體使其發(fā)電，能夠充分利用車輛通過時損失的能量，產(chǎn)生相對穩(wěn)定的電流。
【IPC分類】H02N2-18, E01F9-047
【公開號】CN204408217
【申請?zhí)枴緾N201520070590
【發(fā)明人】婁元靜, 邱清盈, 馮培恩
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年2月2日