專利名稱：橋梁支座下內(nèi)置壓電發(fā)電裝置及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于橋梁工程和機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種橋梁支座下內(nèi)置壓電發(fā)電 裝置及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，自上個世紀(jì)90年代以來，我國每年開工建設(shè)橋梁有1萬多座；至 2009年底，我國公路橋梁達(dá)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(shè)的客運專線規(guī)模達(dá) 到9700km，其中橋梁比重近50%。公路和鐵路橋梁的建設(shè)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，同時也是本發(fā)明的創(chuàng)新立意所在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的在于提供一種利用機(jī)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。本發(fā)明的第一個目的是通過如下的技術(shù)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(fù)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(shè)有控制器及功率調(diào)節(jié)裝置。本發(fā)明的第二個目的是提供一種如上所述橋梁支座下內(nèi)置壓電發(fā)電裝置的應(yīng)用， 即所述負(fù)載為LED路燈，應(yīng)用于橋面夜間照明。本發(fā)明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(shè)備提供電能。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是本發(fā)明實施例的原理結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)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(fù)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(qiáng)大機(jī)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(gòu)成?？刂颇K5中，設(shè)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(fù)載工作。本發(fā)明的工作過程如下當(dāng)車輛通過橋面時，橋面負(fù)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(yīng)，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(jìn)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(jìn)行進(jìn)一步的整流、穩(wěn)壓處理后送到蓄電池進(jìn)行存儲或直接驅(qū)動負(fù)載。上述負(fù)載可以為LED路燈，應(yīng)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(shè)備直接輸送入電網(wǎng)。
權(quán)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(fù)載上，功率模塊還與控制模 塊相連。
2.根據(jù)權(quán)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(quán)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(shè)有控制器及功率調(diào)節(jié)裝置。
4.一種如權(quán)利要求1所述的橋梁支座下內(nèi)置壓電發(fā)電裝置的應(yīng)用，其特征在于所述 負(fù)載為LED路燈，應(yīng)用于橋面夜間照明。
全文摘要
本發(fā)明屬于橋梁工程和機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種橋梁支座下內(nèi)置壓電發(fā)電裝置及應(yīng)用。本發(fā)明的橋梁支座下內(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(fù)載上，功率模塊還與控制模塊相連。本發(fā)明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(shè)備提供電能。
文檔編號H02N2/18GK102082459SQ20101061238
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者曾憲桃, 黃蜂 申請人:湖南工程學(xué)院