CN108660957A - 一种减速带振动发电储能装置 - Google Patents

Abstract

一种减速带振动发电储能装置。包括机械传动系统和电力存储系统两部分，机械传动系统主要包括：减速带、箱体、导杆、弹簧、齿条、摆动齿轮、单向轴承、增速齿轮、惰轮、飞轮、传动齿轮、传动轴、电机齿轮及发电机等构件；电力存储系统主要包括：整流模块、滤波模块、稳压模块和蓄电池四部分。本发明通过四个单向轴承和一个惰轮的配合使用，解决了减速带下降和上升两个过程产生能量的充分利用问题，而且避免了减速带上升时发生电机反转的现象，延长了发电机寿命。此外，本发明结构简单，传动链短，机械效率高，安装方便，安全可靠，成本低廉，在不增加汽车能耗的前提下，实现了对能源的二次有效利用，电能转换效率高。

Description

一种减速带振动发电储能装置

技术领域

本发明属于节能减排领域，涉及一种减速带振动发电储能装置，尤其是本发明可替换车流量较大的高速收费站或停车场路口的减速带，将汽车产生的振动压力作的功转化为电能进行存储。

背景技术

在需要车辆减速慢行的路段和容易引发交通事故的路段，往往安装有减速带，一般通过黄色黑色相间以引起视觉注意，使路面稍微拱起以达到车辆减速目的。随着我国经济和城市规模的持续快速发展，人们生活质量不断提高，汽车的保有量保持较快增长，特别是在车流量较大的高速收费站和停车场路口，汽车通过减速带所产生的振动越来越频繁，强度越来越大。汽车与减速带进行刚性的冲击，既浪费了汽车的动能，又对汽车造成一定程度上的损伤。如果将这些振动产生的能量进行转化和收集，在保障车辆交通安全的同时，产生节能降耗的巨大经济利益，而且还能够提高城市的科技内涵，取得经济效益和社会效益的双重收获。

目前有一些利用减速带回收汽车振动能量的发电装置专利，存在如下问题：（1）减速带下降和上升两个过程产生的能量利用不充分，能量损失大，（2）装置传动机构复杂，传动链长，机械效率不高；（3）车辆经过减速带时会有较大的颠簸感，对车辆负面影响大；（4）发电机转速过低时继续存储电能，导致能量收集密度下降，蓄电池充电效率降低。

发明内容

提供一种减速带振动发电储能装置，在保留原有减速带减速缓冲功能的前提下，将汽车与减速带刚性冲击变为弹性冲击，降低双方的损耗，同时利用汽车通过减速带损耗的一部分动能转化为电能进行存储，便于后续照明使用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种减速带振动发电储能装置，主要由机械传动系统和电力存储系统两部分组成。所述机械传动系统主要包括：减速带、箱体、导杆、弹簧、齿条、摆动齿轮、单向轴承、增速齿轮、惰轮、飞轮、传动齿轮、传动轴、电机齿轮及发电机。其中减速带下表面分别对称焊接有四根导杆和两个根齿条，导杆穿有弹簧，插入箱体孔中，调节弹簧初始高度，保证最大限度减小汽车冲击的同时，减速带能及时恢复原位。两根齿条穿入箱体齿条槽中与一级传动轴上两摆动齿轮啮合，一级传动轴的外侧通过单向轴承分别同轴安装两个大增速齿轮，并且两个单向轴承的自锁方向相反。一侧的大增速齿轮直接与二级传动轴上的小增速齿轮啮合，另一侧的大增速齿轮经过惰轮传动后，间接与二级传动轴上的小增速齿轮啮合，并且上述两个小增速齿轮也是通过单向轴承与二级传动轴进行固定安装，自锁方向相同。二级传动轴上配有飞轮，以增大转动惯量，以减缓转速变化的快慢，减小齿轮啮合对轴产生的冲击力。最后通过二级传动轴上安装的传动齿轮与发电机轴上的电机齿轮进行啮合，带动发电机旋转发电。所述电力存储系统包括：整流模块、滤波模块、稳压模块和蓄电池四部分。其中整流模块主要利用桥式整流电路中二极管的单向导通性将交流电转换成直流电；滤波模块将电流中的杂波和脉冲波进行滤除，得到较为平滑的电力输出；稳压模块是对汽车不同振动强度所产生的0-36V不稳定电压进行处理，达到12V的稳定输出电压，供蓄电池进行存储。

本发明具有如下有益效果：与现有技术相比，本发明通过增加四个单向轴承和一个惰轮的配合使用，不仅解决了减速带下降和上升两个过程产生能量的充分利用问题，而且避免了减速带上升时发生电机反转的现象，延长了发电机寿命。通过利用增速齿轮的转速放大作用，提高了发电机转数，增大了发电电动势，为电力的存储提供方便。此外，本发明结构简单，传动链短，机械效率高，安装方便，安全可靠，成本低廉，在不增加汽车能耗的前提下，实现了对能源的二次有效利用，电能转换效率高。此外，应用本发明可以在保留原有减速带减速缓冲功能的前提下，将汽车与减速带刚性冲击变为弹性冲击，降低双方的损耗，同时利用汽车通过减速带损耗的一部分动能转化为电能进行存储，便于后续照明使用。

附图说明：

图1是本发明的减速带振动发电储能装置结构的主视图。

图2是本发明的减速带振动发电储能装置结构的左视图。

图3是本发明的大增速齿轮9与小增速齿轮12直接啮合的示意图。

图4是本发明的大增速齿轮10与小增速齿轮13间接啮合的示意图。

图5是本发明的电力存储系统的电路原理图。

具体实施方式：

如图1至图4所示，本种减速度振动发电储能装置，包括机械传动系统和电力存储系统，所述电力存储系统包括整流模块、滤波模块、稳压模块和蓄电池四部分，其独特之处在于：

所述机械传动系统包括减速带1、箱体2、四根导杆3、弹簧4、两根齿条5、两个摆动齿轮6、一级传动轴7、两个第一单向轴承8、第一大增速齿轮9、第二大增速齿轮10、惰轮11、第一小增速齿轮12、第二小增速齿轮13、第二单向轴承14、二级传动轴15、飞轮16、传动齿轮17、电机齿轮18和发电机19；

其中，四根导杆3和两根齿条5对称焊接在减速带1的下表面，在导杆2上穿有弹簧4，插入箱体2中的孔中；上述与减速带1连接的两根齿条5穿入箱体2的齿条槽中，分别与一级传动轴7上的两个摆动齿轮6啮合，以实现将减速带1下降和上升时齿条5的往复直线运动转化为摆动齿轮6的圆周运动；

两个第一单向轴承8装在一级传动轴7的两端，所述两个第一单向轴承在一级传动轴7上进行反向的安装；所述第一单向8的外圈分别安装上第一大增速齿轮9和第一大增速齿轮10，其中一侧的第一大增速齿轮9直接与二级传动轴15上的第一小增速齿轮12啮合，另一侧的第二大增速齿轮10经过惰轮11传动后，间接与二级传动轴15上的第二小增速齿轮13啮合，并且第一小增速齿轮12和第二小增速齿轮13分别通过第二单向轴承14与二级传动轴15进行固定安装，自锁方向相同；二级传动轴15上配有飞轮16，用来减小齿轮啮合对轴产生的冲击力；二级传动轴15上安装的传动齿轮17与发电机19轴上的电机齿轮18进行啮合，带动发电机19旋转发电；

所述两个第二单向轴承14在二级传动轴15上同向安装，惰轮11与大增速齿轮10始终保持啮合

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1、图2所示为本发明的减速带振动发电储能装置结构的主视图和左视图，主要由机械传动系统和电力存储系统两部分组成。所述机械传动系统主要包括：减速带1、箱体2、导杆3、弹簧4、齿条5、摆动齿轮6、一级传动轴7、单向轴承8、大增速齿轮9、大增速齿轮10、惰轮11、小增速齿轮12、小增速齿轮13、单向轴承14、二级传动轴15、飞轮16、传动齿轮17、电机齿轮18和发电机19。其中减速带1的下表面分别对称焊接有四根导杆3和两个根齿条5，在导杆2上穿有弹簧4，插入箱体2中的孔中，通过选用合理的弹簧4长度，调节减速带与箱体之间的初始高度，以最大限度减小汽车经过减速带产生的冲击，并且保证减速带能及时恢复原位。上述与减速带1连接的两个齿条5穿入箱体2的齿条槽中，分别与一级传动轴7上的两个摆动齿轮6啮合，实现将减速带下降和上升时齿条5的往复直线运动转化为摆动齿轮6的圆周运动。在一级传动轴7的两端分别装有两个单向轴承8，单向轴承也叫超越离合器，是一种在一个方向上可以自由转动，而在另一个方向上锁死的一种轴承。将两个单向轴承8在一级传动轴7上进行反向的安装，轴承8外圈分别安装上大增速齿轮9和10，其中一侧的大增速齿轮9直接与二级传动轴15上的小增速齿轮12啮合，如图3所示。另一侧的大增速齿轮10经过轮11传动后，间接与二级传动轴15上的小增速齿轮13啮合，如图4所示。上述两个小增速齿轮12和13分别通过单向轴承14与二级传动轴15进行固定安装，自锁方向相同。为了减缓传动轴15转速变化的快慢，减小齿轮啮合对轴产生的冲击力，在二级传动轴15上同时配有飞轮16。最后通过二级传动轴15上安装的传动齿轮17与发电机19轴上的电机齿轮18进行啮合，带动发电机19旋转发电。通过增加四个单向轴承和一个惰轮的配合使用，有效解决了减速带下降和上升两个过程产生能量的充分利用问题，而且避免了减速带上升时发生电机反转的现象，延长了发电机寿命。其工作原理如下：

①当汽车轮胎驶到减速度带1上方时，减速带1带动齿条3下降，驱动两侧摆动齿轮6正转，从而带动一级传动轴7正转，由于该轴上的两个单向轴承反向安装，使得大增速齿轮9能够随一级传动轴7正转，而大增速齿轮10不能够随一级传动轴7正转，即此时起传动作用的是大增速齿轮9，它进一步通过与小增速齿轮12啮合，带动二级传动轴15反转，最后通过传动齿轮17与电机齿轮18啮合，带动发电机19正转发电。在此过程中，由于二级传动轴15上的两个单向轴承是同向安装的，因此会带动小增速齿轮13一起反转，进一步通过惰轮11和大增速齿轮10的啮合，使得大增速齿轮10产生反转空转。

②当汽车轮胎驶离减速度带1上方时，减速带1在弹簧4的作用下带动齿条3上升，驱动两侧摆动齿轮6反转，从而带动一级传动轴7反转，由于该轴上的两个单向轴承反向安装，使得大增速齿轮10能够随一级传动轴7反转，而大增速齿轮9不能够随一级传动轴7正转，即此时起传动作用的是大增速齿轮10，它进一步通过惰轮11和小增速齿轮13的啮合，带动二级传动轴15反转，最后通过传动齿轮17与电机齿轮18啮合，带动发电机19仍然正转发电。在此过程中，由于二级传动轴15上的两个单向轴承是同向安装的，因此会带动小增速齿轮12一起反转，进一步通过与大增速齿轮9啮合，使得大增速齿轮10产生正转空转。

如图5所示为本发明的电力存储系统的电路原理图。所述电力存储系统包括：整流模块Ⅰ、滤波模块Ⅱ、稳压模块Ⅲ和蓄电池四部分。其中整流模块Ⅰ是由四只整流二极管接成单相桥式电路，根据二极管的单向导通性，在交流电压的正负半周，都有同一方向的电流流过，四只二极管两两导通。在负载上得到了全波脉动直流电压和电流。滤波模块Ⅱ是在上述单向桥式电路的基础上，将电容直接与负载并联，形成电容滤波电路，发电机电压在一个周期内，电容器一共充放电各两次，经电容滤波后，输出电压比较平滑，交流成分大大减少，而且输出电压平均值得到提高。稳压模块Ⅲ是由稳压二极管和负载电阻串联组，是对汽车不同振动强度所产生的0-36V不稳定电压进行处理，达到12V的稳定输出电压，供蓄电池进行存储。

本发明中的机械传动系统主要实现将减速带上下低速的往复运动转换为发电机高速的旋转运动，电力存储系统主要实现将发电机所发电力转化存到蓄电池中，然后由蓄电池为用其它电力设施提供稳定的电源，本发明通过四个单向轴承和一个惰轮的配合使用，不仅解决了减速带下降和上升两个过程产生能量的充分利用问题，而且避免了减速带上升时发生电机反转的现象，延长了发电机寿命。通过利用增速齿轮的转速放大作用，提高了发电机转数，增大了发电电动势，为电力的存储提供方便。此外，本发明结构简单，传动链短，机械效率高，安装方便，安全可靠，成本低廉，在不增加汽车能耗的前提下，实现了对能源的二次有效利用，电能转换效率高。

Claims (1)

1.一种减速带振动发电储能装置，包括机械传动系统和电力存储系统，所述电力存储系统包括整流模块、滤波模块、稳压模块和蓄电池四部分，其特征在于：

所述机械传动系统包括减速带、箱体、四根导杆、弹簧、两根齿条、两个摆动齿轮、一级传动轴、两个第一单向轴承、第一大增速齿轮、第二大增速齿轮、惰轮、第一小增速齿轮、第二小增速齿轮、第二单向轴承、二级传动轴、飞轮、传动齿轮、电机齿轮和发电机；

其中，四根导杆和两根齿条对称焊接在减速带的下表面，在导杆上穿有弹簧，插入箱体中的孔中；上述与减速带连接的两根齿条穿入箱体的齿条槽中，分别与一级传动轴上的两个摆动齿轮啮合，以实现将减速带下降和上升时齿条的往复直线运动转化为摆动齿轮的圆周运动；

两个第一单向轴承装在一级传动轴的两端，所述两个第一单向轴承在一级传动轴上进行反向的安装；所述第一单向轴承的外圈分别安装上第一大增速齿轮和第一大增速齿轮，其中一侧的第一大增速齿轮直接与二级传动轴上的第一小增速齿轮啮合，另一侧的第二大增速齿轮经过惰轮传动后，间接与二级传动轴上的第二小增速齿轮啮合，并且第一小增速齿轮和第二小增速齿轮分别通过第二单向轴承与二级传动轴进行固定安装，自锁方向相同；二级传动轴上配有飞轮，用来减小齿轮啮合对轴产生的冲击力；二级传动轴上安装的传动齿轮与发电机轴上的电机齿轮进行啮合，带动发电机转发电；

所述两个第二单向轴承在二级传动轴上同向安装，惰轮与大增速齿轮始终保持啮合。