一种压电式道路减速带装置的制作方法

本发明涉及减速带装置技术领域，尤其涉及一种压电式道路减速带装置。

背景技术：

为了市区或者事故多发路段行人或者行车的安全，国家规定在公路道口、工矿企业、学校、住宅小区入口等位置必须铺设减速带等安全措施，减速带是用于减小车辆的行使速度的交通专用安全设置，而且很大程度减少了各交通要道口的事故发生，既安全又起到缓冲减速目的，提高交通道口的安全。

车辆经过减速度时，部分动能转化为减速带的形变能，或者是向上的动能耗散，而这部分能量是可以通过能量转化装置收集起来转化为电能，传统的减速带采用的材质主要是橡胶，可以起到减速的目的，也可以提高舒适感，但不具备能量收集功能。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种压电式道路减速带装置，旨在解决现有的减速带无法起到能量收集作用的问题。

本发明的技术方案如下：

一种压电式道路减速带装置，其中，包括橡胶外壳、位于橡胶外壳中的充电单元以及充电电路，所述充电单元从上至下依次包括钢板、第一绝缘垫、压电单元和第二绝缘垫，所述压电单元连接于所述充电电路，当汽车通过减速带时，压电单元变形产生电压，并通过充电电路进行充电。

所述的压电式道路减速带装置，其中，所述充电单元设置有多层，每层设置有至少一压电单元。

所述的压电式道路减速带装置，其中，相邻充电单元的钢板之间竖向设置有限位柱。

所述的压电式道路减速带装置，其中，所述充电电路包括桥式整流器、滤波器、二极管、蓄电池，所述桥式整流器的交流端与压电单元的两端连接，所述桥式整流器的直流端负极与蓄电池负极连接，所述桥式整流器的直流端正极与二极管正极连接，所述二极管负极与蓄电池正极连接，所述滤波器与所述桥式整流器的直流端并联。

所述的压电式道路减速带装置，其中，所述压电单元通过并联方式与所述桥式整流器的交流端连接。

所述的压电式道路减速带装置，其中，所述压电单元包括拱形压电陶瓷与拱形铜基板，所述拱形压电陶瓷贴在拱形铜基板的两侧。

所述的压电式道路减速带装置，其中，所述限位柱上套设有弹簧。

所述的压电式道路减速带装置，其中，所述第一绝缘垫上设置有与所述拱形压电陶瓷的顶部形状相适配的拱形槽口。

所述的压电式道路减速带装置，其中，所述第二绝缘垫上设置有与所述拱形铜基板的底部形状相适配的方形槽口。

所述的压电式道路减速带装置，其中，每一充电单元的两侧均设置有限位柱。

有益效果：本发明通过压电单元将机械能转化为电能，其具有结构简单，成本低廉，无需更换电池等优点，且具有环保优点，对环境友好，且本发明能量转换效率高，易集成，可大规模推广应用。

附图说明

图1为本发明压电式道路减速带装置的结构示意图。

图2为本发明压电式道路减速带装置的充电电路的结构示意图。

图3为本发明压电式道路减速带装置的压电单元的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种压电式道路减速带装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种压电式道路减速带装置，其中，包括橡胶外壳1、位于橡胶外壳1中的充电单元以及充电电路9（结合图2所示），所述充电单元从上至下依次包括钢板3、第一绝缘垫5、压电单元2和第二绝缘垫6，所述压电单元2连接于所述充电电路9，当汽车通过减速带时，压电单元2变形产生电压，并通过充电电路9进行充电。

本发明通过在减速带中植入压电材料，通过橡胶外壳1变形，使压电材料产生变形，产生电压，通过充电电路9进行充电，本发明实现了将周围环境的机械能转换成电能，这种发电技术具有转换效率高，结构简单，易集成的优点。也就是说，本发明不仅实现了减速缓冲的目的，同时也实现了能量收集的功能。

本发明中，所述充电单元设置有多层，每层设置有至少一压电单元2，也就是说，本发明的减速带具有多层结构，每一层均设置有至少一压电单元2，即每一减速带均设置有多个压电单元2，同时利用多个压电单元2来将机械能转换为电能，这样可提高能量转换效率，从而具有更高的发电效率。

在相邻充电单元的钢板3之间竖向设置有限位柱4。本发明的原理是压电单元2受到向下的压力，才通过所述充电电路9进行充电，但这个压力具有一定极限，如破坏极限值，当压力达到破坏极限值时会损坏压电单元2。为了保护所述压电单元2，在相邻充电单元的钢板3之间竖向设置有限位柱4，当所述汽车产生的压力达到破坏极限值时，可通过限位柱4限位，从而保护压电单元2不被损坏。当所述汽车产生的压力未达到破坏极限值时，汽车的质量越大，则所发电的电量越大。

优选的，每一充电单元的两侧均设置有限位柱4，这样能够保证两边的受力更均匀，进一步保证充电单元的可靠性，当然每一充电单元的两侧也不仅限于设置两根限位柱4，也可根据需要选择其他根数，并且平均分布，例如在两侧各设置一根，在中间也设置一根。

具体地，如图3所示，所述压电单元2包括拱形压电陶瓷22与拱形铜基板21，所述拱形压电陶瓷22贴在拱形铜基板21的两侧。

当所述的橡胶外壳1受到压力时，通过钢板3将压力传给压电单元2。压电单元2中的拱形压电陶瓷22受到径向挤压力。在径向挤压力的作用下，在拱形压电陶瓷22的两面累积电荷，形成电压，从而产生电流。通过所述充电电路9对压电单元2产生的电流进行整流滤波并充电。

本发明中的压电单元2是卡在第一绝缘垫5和第二绝缘垫6之间。

具体来说，一方面，在所述第一绝缘垫5上设置有与所述拱形压电陶瓷22的顶部形状相适配的拱形槽口8。由于所述拱形压电陶瓷22的顶部形状为拱形，所以设置所述拱形槽口8，可以使拱形压电陶瓷22的顶部正好卡入到所述拱形槽口8中，而不会发生移动，使拱形压电陶瓷22的上方被固定。

另一方面，在所述第二绝缘垫6上设置有与所述拱形铜基板21的底部形状相适配的方形槽口7。由于所述拱形铜基板21的底部形状为方形，所以设置所述方形槽口7，可以使拱形铜基板21的底部正好卡入到所述方形槽口7中，而不会发生移动，使拱形铜基板21的下方被固定。这样整个压电单元2就被固定在了第一绝缘垫与第二绝缘垫之间，而不会发生移动，只会受到挤压力，而产生形变。另外，在所述限位柱4上套设有弹簧，弹簧的作用是进一步保护拱形压电陶瓷22，防止其受到损坏。

具体地，如图2所示，所述充电电路包括桥式整流器11、滤波器12、二极管13、蓄电池14，所述桥式整流器11的交流端与压电单元2的两端连接，所述桥式整流器11的直流端负极与蓄电池14负极连接，所述桥式整流器11的直流端正极与二极管13正极连接，所述二极管13负极与蓄电池14正极连接，所述滤波器12与所述桥式整流器11的直流端并联。即所述桥式整流器11的第一端与第二端分别与压电单元2的两端连接，所述桥式整流器11的第三端与蓄电池14负极连接，所述桥式整流器11的第四端与二极管13正极连接，而所述二极管13负极与所述蓄电池4正极连接，所述滤波器12与所述桥式整流器11的第三端与第四端并联。

另外，所述压电单元2通过并联方式与所述桥式整流器11的交流端连接，也即，多个压电单元2构成多发电单元，多发电单元之间并联，并且与桥式整流器11的交流端（第一端和第二端）连接。也就是说，所有的压电单元2通过并联后与桥式整流器11的交流端连接，经整流、滤波后经二极管给蓄电池充电。

本发明的工作原理是：橡胶外壳1对整个减速带起到保护的作用。当汽车压在橡胶外壳1上，通过钢板3，将压力传导给压电单元2，使在拱形压电陶瓷22发生形变，在拱形压电陶瓷22的两面产生相反电荷，形成正向电压，经过桥式整流器11、滤波器12、二极管13给蓄电池14充电。当汽车离开橡胶外壳1时，压电单元2恢复到初始状态，此时在拱形压电陶瓷22的两面产生相反电荷，形成负向电压，经过桥式整流器11、滤波器12、二极管13给蓄电池14充电。

综上所述，本发明通过压电单元将机械能转化为电能，其具有结构简单，成本低廉，无需更换电池等优点，且具有环保优点，对环境友好，且本发明能量转换效率高，易集成，可大规模推广应用。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。