CN104990300A - 一种基于自行车发电技术的热电系统 - Google Patents

一种基于自行车发电技术的热电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN104990300A
CN104990300A CN201510386462.6A CN201510386462A CN104990300A CN 104990300 A CN104990300 A CN 104990300A CN 201510386462 A CN201510386462 A CN 201510386462A CN 104990300 A CN104990300 A CN 104990300A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cup
heat
brushless generator
miniature brushless
inner bag
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510386462.6A
Other languages
English (en)
Inventor
申利梅
孙东方
陈焕新
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201510386462.6A priority Critical patent/CN104990300A/zh
Publication of CN104990300A publication Critical patent/CN104990300A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G5/00—Devices for producing mechanical power from muscle energy
    • F03G5/02—Devices for producing mechanical power from muscle energy of endless-walk type, e.g. treadmills
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1407—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle on vehicles not being driven by a motor, e.g. bicycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于自行车发电技术的热电系统。包括微型无刷发电机、整流器、稳压器、蓄电池和热电杯；工作时，所述微型无刷发电机安装于自行车后轮与塔轮啮合，利用自行车车轮转动动力发电，产生的交流电经过所述整流器整流、所述稳压器稳压后，得到稳定的12V直流电；当所述微型无刷发电机提供的电能充足时，所述微型无刷发电机同时向所述蓄电池和所述热电杯供电，当所述微型无刷发电机提供的电能不足时，所述微型无刷发电机和所述蓄电池同时向所述热电杯供电。热电杯结构简单，杯体上部和下部分别设有进风孔和排风孔，利用骑行产生的风速使空气与热沉强制对流换热，无机械散热模块，杯体设计类似椭球体，既能改善散热效果，又美观时尚。

Description

一种基于自行车发电技术的热电系统
技术领域
本发明属于半导体制热/冷技术领域，更具体地，涉及一种基于自行车发电技术的热电系统。
背景技术
半导体制热(冷)是一种基于帕尔贴效应的电子制热(冷)技术。其基本原理是：给一个闭合的热电偶回路通上直流电，就会在回路的结点处一端放出热量，另一端吸收热量，如果电流反向，则放热端和吸热端调换。半导体制热(冷)具有其他一些制热(冷)方式所不具备的优点，在某些特殊场合的应用有着不可替代的作用，其优点是：尺寸小，温差大，重量轻，微型可达几克或者几十克，无机械转动，噪音小，无制冷剂，环保，易于控制，使用寿命长，通过改变电流方向可以实现制冷、制热功能的转换。
现有的车载冷热杯技术主要针对汽车设计使用，结构复杂，内部设有机械散热模块，消耗功率较大。利用自行车发电是一项节约能源的环保技术，然而，现有的自行车发电技术输出功率和电压较低。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于自行车发电技术的热电系统，并设计出一套功率较大与热电杯功率相匹配的自行车发电装置，设计出一款适用于自行车的简约时尚的热电杯，该热电杯结构简单，杯体上部和下部分别设有进风孔和排风孔，利用骑行产生的风速使空气与热沉强制对流换热，无机械散热模块，杯体设计类似椭球体，既能改善散热效果，又美观时尚。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于自行车发电技术的热电系统，其特征在于，包括微型无刷发电机、整流器、稳压器、蓄电池和热电杯；工作时，所述微型无刷发电机安装于自行车后轮与塔轮啮合，利用自行车车轮转动动力发电，产生的交流电经过所述整流器整流、所述稳压器稳压后，得到稳定的12V直流电；当所述微型无刷发电机提供的电能充足时，所述微型无刷发电机同时向所述蓄电池和所述热电杯供电，当所述微型无刷发电机提供的电能不足时，所述微型无刷发电机和所述蓄电池同时向所述热电杯供电；
所述热电杯包括杯盖、杯体、内胆、温度传感器、热电片、热沉、PCB板、控制模块和底座；所述内胆位于所述杯体内，与所述杯体之间设有保温层；所述温度传感器、热电片和热沉均位于所述杯体内，所述温度传感器位于所述内胆的底部，所述热电片位于所述内胆的下方，与所述内胆的底部贴合，所述热沉由圆形基底和柱状肋片构成，位于所述热电片的下方，圆形基底与所述热电片贴合，圆形基底与所述内胆的底部之间还设有隔热垫，隔热垫充满所述圆形基底与所述内胆的底部之间的间隙；所述杯体的上部和下部分别设有进风孔和排风孔，排风孔在所述杯体上的位置与所述热沉对应，有利于利用骑行时产生的风速使空气与所述热沉强制对流换热；所述杯体为筒状结构，其横截面为圆形，且由所述杯体的中部到两端的横截面的半径逐渐减小，既能改善散热效果，又美观时尚；所述PCB板位于所述杯体的下方，与所述热沉之间设有隔热板；所述控制模块用于设定通过所述热电片的电流方向，还用于设定所述内胆内的液体温度，所述PCB板与所述温度传感器连接，用于控制所述内胆内的液体温度，使其在设定范围内；所述底座与所述杯体可分离，所述底座上设有电源插头，通过与所述PCB板下方的底板的内置配合实现供电。
优选地，所述PCB板的封装外壳上设有散热孔，有利于防止所述PCB板的温度过高。
优选地，所述热电片的两面均涂抹有导热硅脂，以增强导热效果，减小接触热阻。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、将微型无刷发电机啮合安装于自行车塔轮，利用自行车车轮的转动发电，微型无刷发电机产生的交流电经过整流器整流、稳压器稳压后提供稳定的12V直流电。当微型无刷发电机提供的电能充足时，其同时向热电杯和蓄电池供电，当微型无刷发电机提供的电能不足时，微型无刷发电机和蓄电池同时向热电杯供电。热电杯可以通过控制模块设定杯内水温，给热电片通以电流，其一表面发热，另一表面则制冷。改变电流方向，则发热面变为制冷，制冷面变为发热，利用热电片的这种特性，通过控制模块设定电流方向，就能实现制热、制冷功能的转换。
2、杯体为筒状结构，其横截面为圆形，且由杯体的中部到两端的横截面的半径逐渐减小，类似于椭球体，这种结构与杯体上的进风孔和排风孔结合，有利于利用骑行时产生的风速使空气与热沉强制对流换热，进一步改善散热效果。
3、整套系统将热电杯技术与自行车发电技术相结合，结构紧凑、易于安装、无环境污染；自行车发电系统输出功率、电压更大，热电杯与车载冷热杯相比，结构简单，消耗能量较小，给热爱骑行的人们提供一种更加舒适的骑行方式，并且适合家居使用。
附图说明
图1是本发明实施例的热电系统的工作原理示意图；
图2是本发明实施例的热电系统的工作场景示意图；
图3(a)为热电杯的外观示意图；
图3(b)为热电杯的内部结构示意图；
图4为热沉结构示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-塔轮，2-微型无刷发电机，3-整流器，4-稳压器，5-蓄电池，6-热电杯，7-进风孔，8-杯体，9-排风孔，10-底板，11-底座，12-杯盖，13-控制模块，14-散热孔，15-内胆，16-保温层，17-温度传感器，18-隔热垫，19-热电片，20-热沉，21-PCB板，22-隔热板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1和图2所示，本发明实施例的基于自行车发电技术的热电系统包括微型无刷发电机2、整流器3、稳压器4、蓄电池5和热电杯6。工作时，微型无刷发电机2安装于自行车后轮与塔轮1啮合，利用自行车车轮转动动力发电，产生的交流电经过整流器3整流、稳压器4稳压后，得到稳定的12V直流电。当微型无刷发电机2提供的电能充足时，微型无刷发电机2同时向蓄电池5和热电杯6供电，当微型无刷发电机2提供的电能不足时，微型无刷发电机2和蓄电池5同时向热电杯6供电。
如图3(a)和图3(b)所示，热电杯6包括杯盖12、杯体8、内胆15、温度传感器17、热电片19、热沉20、PCB板21、控制模块13和底座11。内胆15位于杯体8内，与杯体之间设有保温层16；温度传感器17、热电片19和热沉20均位于杯体8内，温度传感器17位于内胆15的底部，热电片19位于内胆15的下方，与内胆15的底部贴合，热沉20由圆形基底和柱状肋片构成，位于热电片19的下方，圆形基底与热电片19贴合，圆形基底与内胆15的底部之间还设有隔热垫18，隔热垫18充满圆形基底与内胆15的底部之间的间隙，肋片设计为柱状，有利于增大散热面积；杯体8的上部和下部分别设有进风孔7和排风孔9，排风孔9在杯体8上的位置与热沉20对应，有利于利用骑行时产生的风速使空气与热沉20强制对流换热；杯体8为筒状结构，其横截面为圆形，且由杯体8的中部到两端的横截面的半径逐渐减小，类似于椭球体，既能改善散热效果，又美观时尚；PCB板21位于杯体8的下方，与热沉20之间设有隔热板22；控制模块13用于设定通过热电片19的电流方向，还用于设定内胆15内的液体温度，PCB板21与温度传感器17连接，用于控制内胆15内的液体温度，使其在设定范围内；底座11与杯体8可分离，底座11上设有电源插头，通过与PCB板21下方的底板10的内置配合实现供电。
利用控制模块13设定通过热电片19的电流方向和内胆15内的液体温度，给热电片19通以电流，热电片19的一面发热，另一面制冷，利用温度传感器17检测内胆15内的液体温度，PCB板21根据控制模块13设定的温度和温度传感器17测得的温度，将内胆15内的液体温度控制在设定范围内；利用控制模块13改变通过热电片19的电流方向，热电片19的发热面和制冷面对调，即发热一面改为制冷，制冷一面改为发热。利用热电片19的上述特性，便可以通过控制模块13设定通过热电片19的电流方向，从而实现制热、制冷功能的转换。
在本发明的一个实施例中，PCB板21的封装外壳上设有散热孔14，有利于防止PCB板21的温度过高；热电片19的型号为TEC1-12703，为减小各接触面之间的热阻，热电片19的两面均涂抹有导热硅脂，以增强导热效果，减小接触热阻；微型无刷发电机2采用市场上深圳市中商节能科技有限公司生产的ZSFD-1268型号微型无刷发电机。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于自行车发电技术的热电系统，其特征在于，包括微型无刷发电机、整流器、稳压器、蓄电池和热电杯；工作时，所述微型无刷发电机安装于自行车后轮与塔轮啮合，利用自行车车轮转动动力发电，产生的交流电经过所述整流器整流、所述稳压器稳压后，得到稳定的12V直流电；当所述微型无刷发电机提供的电能充足时，所述微型无刷发电机同时向所述蓄电池和所述热电杯供电，当所述微型无刷发电机提供的电能不足时，所述微型无刷发电机和所述蓄电池同时向所述热电杯供电；
所述热电杯包括杯盖、杯体、内胆、温度传感器、热电片、热沉、PCB板、控制模块和底座；所述内胆位于所述杯体内，与所述杯体之间设有保温层；所述温度传感器、热电片和热沉均位于所述杯体内，所述温度传感器位于所述内胆的底部，所述热电片位于所述内胆的下方，与所述内胆的底部贴合，所述热沉由圆形基底和柱状肋片构成，位于所述热电片的下方，圆形基底与所述热电片贴合，圆形基底与所述内胆的底部之间还设有隔热垫，隔热垫充满所述圆形基底与所述内胆的底部之间的间隙；所述杯体的上部和下部分别设有进风孔和排风孔，排风孔在所述杯体上的位置与所述热沉对应，有利于利用骑行时产生的风速使空气与所述热沉强制对流换热；所述杯体为筒状结构，其横截面为圆形，且由所述杯体的中部到两端的横截面的半径逐渐减小，既能改善散热效果，又美观时尚；所述PCB板位于所述杯体的下方，与所述热沉之间设有隔热板；所述控制模块用于设定通过所述热电片的电流方向，还用于设定所述内胆内的液体温度，所述PCB板与所述温度传感器连接，用于控制所述内胆内的液体温度，使其在设定范围内；所述底座与所述杯体可分离，所述底座上设有电源插头，通过与所述PCB板下方的底板的内置配合实现供电。
2.如权利要求1所述的基于自行车发电技术的热电系统，其特征在于，所述PCB板的封装外壳上设有散热孔，有利于防止所述PCB板的温度过高。
3.如权利要求1或2所述的基于自行车发电技术的热电系统，其特征在于，所述热电片的两面均涂抹有导热硅脂，以增强导热效果，减小接触热阻。
CN201510386462.6A 2015-07-03 2015-07-03 一种基于自行车发电技术的热电系统 Pending CN104990300A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510386462.6A CN104990300A (zh) 2015-07-03 2015-07-03 一种基于自行车发电技术的热电系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510386462.6A CN104990300A (zh) 2015-07-03 2015-07-03 一种基于自行车发电技术的热电系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104990300A true CN104990300A (zh) 2015-10-21

Family

ID=54302150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510386462.6A Pending CN104990300A (zh) 2015-07-03 2015-07-03 一种基于自行车发电技术的热电系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104990300A (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2531481Y (zh) * 2002-02-27 2003-01-15 上海科技馆 演示人力发电和热泵原理的热泵自行车
CN1455083A (zh) * 2002-12-14 2003-11-12 郭敬 用人力蓄能加热或制冷的装置
CN201426940Y (zh) * 2009-06-12 2010-03-24 孙杉 自行车健身器
CN203345106U (zh) * 2013-07-10 2013-12-18 邢丽 自行车
CN203576268U (zh) * 2013-11-19 2014-05-07 深圳市北冰洋半导体有限公司 一种车载冷热杯
CN204132682U (zh) * 2014-11-02 2015-02-04 林秀飞 一种自行车车载水分采集瓶
CN204245821U (zh) * 2014-12-12 2015-04-08 大连海事大学 一种便携速冷水杯
CN204274016U (zh) * 2014-12-10 2015-04-22 哈尔滨金都太阳能科技有限公司 一种太阳能自行车保温杯装置
CN204323580U (zh) * 2014-12-31 2015-05-13 厦门大学 一种多功能自行车水壶架

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2531481Y (zh) * 2002-02-27 2003-01-15 上海科技馆 演示人力发电和热泵原理的热泵自行车
CN1455083A (zh) * 2002-12-14 2003-11-12 郭敬 用人力蓄能加热或制冷的装置
CN201426940Y (zh) * 2009-06-12 2010-03-24 孙杉 自行车健身器
CN203345106U (zh) * 2013-07-10 2013-12-18 邢丽 自行车
CN203576268U (zh) * 2013-11-19 2014-05-07 深圳市北冰洋半导体有限公司 一种车载冷热杯
CN204132682U (zh) * 2014-11-02 2015-02-04 林秀飞 一种自行车车载水分采集瓶
CN204274016U (zh) * 2014-12-10 2015-04-22 哈尔滨金都太阳能科技有限公司 一种太阳能自行车保温杯装置
CN204245821U (zh) * 2014-12-12 2015-04-08 大连海事大学 一种便携速冷水杯
CN204323580U (zh) * 2014-12-31 2015-05-13 厦门大学 一种多功能自行车水壶架

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202598984U (zh) 便携式太阳能半导体冷热两用保温箱
CN106067575A (zh) 一种动力锂电池组热管理控制装置
CN202420024U (zh) 可控温度的水冷式小型半导体冷热两用箱
CN201876041U (zh) 通风环流散热半导体冰箱
CN206040906U (zh) 一种动力锂电池组热管理控制装置
CN106617608A (zh) 一种可自动控制散热的手机套
CN107769617B (zh) 温差发电系统及燃气灶
CN207790359U (zh) 一种水冷充电桩
CN204750379U (zh) 一种安装于自行车上的坐垫散热系统
CN207096756U (zh) 一种智能恒温电动自行车座
CN202109666U (zh) 一种可发电太阳能热水器
CN105840350B (zh) 一种适用于天然气发动机的水浴加热装置
CN105042739A (zh) 一种多功能热电空调扇
CN206023417U (zh) 一种外带降温功能的电机安装结构
CN210054965U (zh) 一种保温时间长、保温效果好的便携式保温饭盒
CN104990300A (zh) 一种基于自行车发电技术的热电系统
CN207935992U (zh) 一种散热灯罩
CN203709731U (zh) 一种制冷制热杯
CN206195655U (zh) 一种半导体温差发电组件
CN205423228U (zh) 自发电风扇
CN203258921U (zh) 新型空调冰箱
CN208690988U (zh) 一种自供电的高效环保燃气烤炉
CN206490604U (zh) 一种温差发电模块的安装结构
CN206037301U (zh) 一种半导体冷暖扇
CN206488505U (zh) 基于半导体的组合式家庭冷热一体机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20151021

RJ01 Rejection of invention patent application after publication