專利名稱：橋梁支座下內(nèi)置壓電發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本實 用新型屬于橋梁工程和機電技術領域，具體涉及一種橋梁支座下內(nèi)置壓電發(fā)電裝置。
背景技術：
據(jù)有關資料統(tǒng)計，自上個世紀90年代以來，我國每年開工建設橋梁有1萬多座； 至2009年底，我國公路橋梁達到53. 36萬座，2039. 91萬延米。其中，特大橋為1036座， 171. 45萬延米；大橋為30982座，638. 58萬延米；中橋為12. 11萬座，607. 30萬延米；小橋為38. 05萬座，622. 57萬延米。鐵路橋梁有8萬余座，中國在建和即將開工建設的客運專線規(guī)模達到9700km，其中橋梁比重近50%。公路和鐵路橋梁的建設速度和規(guī)模世所罕見。每天奔馳在橋梁上的汽車和列車不斷增加，使橋梁振動頻繁，主梁支座上的壓力大小變換迅速，量級巨大，這種支座壓力大小變換中蘊含著豐富的能量，如果將這種壓力大小變換產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換成電能，將是一筆巨大的財富，同時也是本實用新型的創(chuàng)新立意所在。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種利用機動車通過橋梁時在橋梁支座上產(chǎn)生的變化的壓力并通過力電轉(zhuǎn)化元件將之轉(zhuǎn)化為電能的橋梁支座下的內(nèi)置壓電發(fā)電裝置。本實用新型的目的是通過如下的技術方案來實現(xiàn)的該橋梁支座下內(nèi)置壓電發(fā)電裝置，它包括若干個安裝于橋主梁支座下面、固定于橋墩上的壓電裝置，各壓電裝置通過電線串聯(lián)起來，并連接到功率模塊上，功率模塊與能量存儲電路相連，能量存儲電路連接到蓄電池或負載上，功率模塊還與控制模塊相連。更具體地說，所述壓電裝置包括一組由矢量轉(zhuǎn)換材料制成的壓電陶瓷體和力與位移控制器。所述控制模塊中，設有控制器及功率調(diào)節(jié)裝置。本實用新型有效地利用了車輛通過橋梁時在橋梁支座上產(chǎn)生的壓力能量，并將其轉(zhuǎn)化為電能。通過全橋式能量存儲電路，為蓄電池充電，或直接為用電設備提供電能，用電設備可以是LED路燈，應用于橋面夜間照明。并且，由于橋墩上加裝了力與位移控制器，使車輛通過橋梁時更加平穩(wěn)，增加了車輛乘坐的舒適性和橋梁的使用壽命。

圖1是本實用新型實施例的原理結構框圖。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。參見圖1，本實施例中，在橋面及主梁1下面的橋墩3上固定有一個以上的壓電裝置2，各壓電裝置2通過電線8串聯(lián)起來后，再連接到功率模塊4上，功率模塊4與能量存儲電路6相連，同時功率模塊4由與之連接的控制模塊5控制，能量存儲電路6連接到蓄電池或負載7上。安放于橋面及主梁1下端、固定于橋墩3上的壓電裝置2，是由在強大機械力作用下可產(chǎn)生瞬間高壓電的矢量轉(zhuǎn)換材料制成的壓電陶瓷體和力與位移控制器共同構成?？刂颇K5中，設有控制器及功率調(diào)節(jié)裝置，該控制器及功率調(diào)節(jié)裝置包括控制輸入端與功率模塊輸入端。功率模塊4可調(diào)整、轉(zhuǎn)換壓電裝置2產(chǎn)生的電流。能量存儲電路6采用全橋整流電路，電流經(jīng)過該電路后可以直接存儲到蓄電池中，或驅(qū)動負載工作。本實用新型的工作過程如下當車輛通過橋面時，橋面負荷發(fā)生變化，橋面及橋主梁在車輛荷載作用下上下振動，橋梁支座上的壓力隨通過車輛的載重不同而發(fā)生變化，變化的壓力在壓電陶瓷體中產(chǎn)生壓電效應，即在壓電裝置2 中產(chǎn)生電流，形成“車流電場”。將多個壓電裝置2串聯(lián)后產(chǎn)生的電能，收集起來由電線8送到功率模塊4中。功率模塊4的主要作用是完成電流的調(diào)整、轉(zhuǎn)換，它由控制模塊5進行控制。調(diào)整之后的電流，接著被送到能量存儲電路6中進行進一步的整流、穩(wěn)壓處理后送到蓄電池進行存儲或直接驅(qū)動負載。上述負載可以為LED路燈，應用于橋面夜間照明。同時還可以將發(fā)出的電能再通過逆變設備直接輸送入電網(wǎng)。
權利要求1.一種橋梁支座下內(nèi)置壓電發(fā)電裝置，其特征在于它包括若干個安裝于橋主梁支座下面、固定于橋墩上的壓電裝置，各壓電裝置通過電線串聯(lián)起來，并連接到功率模塊上，功率模塊與能量存儲電路相連，能量存儲電路連接到蓄電池或負載上，功率模塊還與控制模塊相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的橋梁支座下內(nèi)置壓電發(fā)電裝置，其特征在于所述壓電裝置包括一組由矢量轉(zhuǎn)換材料制成的壓電陶瓷體和力與位移控制器。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的橋梁支座下內(nèi)置壓電發(fā)電裝置，其特征在于所述控制模塊中，設有控制器及功率調(diào)節(jié)裝置。
專利摘要本實用新型屬于橋梁工程和機電技術領域，具體涉及一種橋梁支座下內(nèi)置壓電發(fā)電裝置及應用。本實用新型的橋梁支座下內(nèi)置壓電發(fā)電裝置，包括若干個安裝于橋主梁支座下面、固定于橋墩上的壓電裝置，各壓電裝置通過電線串聯(lián)起來，并連接到功率模塊上，功率模塊與能量存儲電路相連，能量存儲電路連接到蓄電池或負載上，功率模塊還與控制模塊相連。本實用新型有效地利用了車輛通過橋梁時在橋梁支座上產(chǎn)生的壓力能量，并將其轉(zhuǎn)化為電能。通過全橋式能量存儲電路，為蓄電池充電，或直接為用電設備提供電能。
文檔編號H02N2/18GK201947198SQ20102068803
公開日2011年8月24日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權日2010年12月29日
發(fā)明者曾憲桃, 黃蜂 申請人:湖南工程學院