CN112054627A - 一种地砖式发电机 - Google Patents

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常伟洲
赵唯珂
王美怡
刘婉
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Abstract

本发明涉及一种地砖式发电机，包括地砖、位于地砖下方的底板、位于地砖和底板之间的发电机、齿轮组、曲轴、转角连接器、钢棒和飞轮系统；地砖的下表面焊接有转角连接器，曲轴的曲颈通过钢棒固定在转角连接器内，曲轴的输出端连接齿轮组，齿轮组与飞轮系统连接，飞轮系统与发电机连接，其中，发电机、齿轮组、曲轴和飞轮系统均由支架支撑在底板上。本发明采用“飞轮‑曲轴”结构，对高磁感应强度的磁性材料依赖度不高，大大减少了单个发电机的生产成本，适宜于大规模生产和使用。

Description

一种地砖式发电机
技术领域
本发明涉及发电领域，尤其涉及一种地砖式发电机。
背景技术
自2010年以来，各种各样采用新型发电方式的发电机纷纷进入市场：2014年英国Pavegen公司将一组三角形的复合地砖放置在电磁发电机上。利用行人的体重施加在地砖上，进而功工并产生电能(此产品的原理与本项目不同)，目前其产品已小规模投入市场；但此方法对电磁材料的磁感应强度要求较高，单个生产成本较大，而且与其发电收益相比，成本回收周期长，不适合大规模使用。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种地砖式发电机。
根据本发明的一个方面，提供了一种地砖式发电机，包括地砖、位于地砖下方的底板、位于地砖和底板之间的发电机、齿轮组、曲轴、转角连接器、钢棒和飞轮系统；地砖的下表面焊接有转角连接器，曲轴的曲颈通过钢棒固定在转角连接器内，曲轴的输出端连接齿轮组，齿轮组与飞轮系统连接，飞轮系统与发电机连接，其中，发电机、齿轮组、曲轴和飞轮系统均由支架支撑在底板上。
根据一种可能的设计，曲轴选用GY60-16齿标准曲轴。
根据一种可能的设计，地砖的尺寸为80cm x 80cm。
根据一种可能的设计，齿轮组由国标40齿-1模，国标30齿-1模，国标10齿-1模三个齿轮依次齿合组成。
根据一种可能的设计，钢制铁棒的规格为直径25mm,长8cm。
根据一种可能的设计，齿轮组包括多个依次齿合连接且半径依次减小的齿轮，其中，曲轴的输出端穿过并固定在齿轮组中半径最大的齿轮的中心孔，半径最小的齿轮与飞轮系统齿合连接。
根据一种可能的设计，飞轮系统包括飞轮转子和外齿轮，其中飞轮转子包括内齿轮基体和位于内齿轮基体一侧的内齿轮，在内齿轮基体远离内齿轮的一侧的两端对称的设置有2个内齿轮卡接部，内齿轮卡接部上远离内齿轮基体的一端设置有偏向内齿轮的轴心的尖端；外齿轮包括一体成型的外齿轮基体和环形的外齿轮卡接层，外齿轮基体中心设置有轴孔，环形的外齿轮卡接层的内侧壁设置有多个方向一致的与内齿轮卡接部形状适应的卡槽，轴孔与发电机的输入轴连接，内齿轮与齿轮组中半径最小的齿轮齿合连接，内齿轮卡接部的一端与内齿轮基体的外端连接，且内齿轮卡接部可作微小转动，当齿轮组中半径最小的齿轮带动内齿轮转动，内齿轮卡接部卡在卡槽内，带动外齿轮转动，当内齿轮停止转动是，外齿轮由于惯性会继续转动，内齿轮卡接部脱离卡槽，外齿轮在惯性作用下继续转动，带动发电机转动更多圈数。
本发明的有益效果：
(1)与市场上同发电方式的发电机相比，本项目采用“飞轮-曲轴”结构，对高磁感应强度的磁性材料依赖度不高，大大减少了单个发电机的生产成本，适宜于大规模生产和使用。
(2)本发明各个部分相互独立，在后期维修方面，可单独对出现故障的部分取出维修，节省了后期维护的人力物力。
(3)本发明所运用的“飞轮曲轴”结构，在减少成本的同时，也保证了可观的发电效率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种地砖式发电机的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种飞轮转子的俯视图；
图3为本发明实施例提供的一种飞轮转子的主视图；
图4为本发明实施例提供的一种飞轮转子的侧视图；
图5为本发明实施例提供的一种外齿轮的俯视图；
图6为本发明实施例提供的一种外齿轮的主视图；
图7为本发明实施例提供的一种外齿轮的侧视图；
图8为本发明实施例提供的一种飞轮部分整体的俯视图；
图9为本发明实施例提供的一种飞轮部分整体的主视图；
图10为本发明实施例提供的一种飞轮部分整体的侧视图；
图11为本发明实施例提供的一种齿轮组的结构示意图；
附图标记说明：
1-地砖，2-底板，3-发电机，4-齿轮组，5-曲轴，6-转角连接器，7-钢制铁棒，8-飞轮系统；
31-输入轴；
81-飞轮转子，82-外齿轮；
811-内齿轮，812-内齿轮基体，813-内齿轮卡接部，8131-尖端；
821-轴孔，822-外齿轮基体，823-环形的外齿轮卡接层，8231-卡槽。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1-11，本发明实施例提供一种地砖式发电机，包括地砖1、位于地砖1下方的底板2、位于地砖1和底板2之间的发电机3、齿轮组4、曲轴5、转角连接器6、钢棒7和飞轮系统8。
地砖1的下表面焊接有转角连接器6，曲轴5的曲颈通过钢棒7固定在转角连接器6内，曲轴5的输出端连接齿轮组4，齿轮组4与飞轮系统8连接，飞轮系统8与发电机3连接，其中，发电机3、齿轮组4、曲轴5和飞轮系统8均由支架支撑在底板2上。
在一个示例中，曲轴5选用GY60-16齿标准曲轴。
在一个示例中，地砖1的尺寸为80cm x 80cm。
在一个示例中，齿轮组4由国标40齿-1模，国标30齿-1模，国标10齿-1模三个齿轮依次齿合组成。
在一个示例中，钢制铁棒7的规格为直径25mm,长8cm，其中，直径与曲轴轴颈有关，这里以国标GY60-16齿为例，根据实际情况可以适应性选择其他规格。
在一个示例中，齿轮组4包括多个依次齿合连接且半径依次减小的齿轮，其中，曲轴5的输出端穿过并固定在齿轮组4中半径最大的齿轮的中心孔，半径最小的齿轮与飞轮系统齿合连接。
在一个示例中，飞轮系统包括飞轮转子81和外齿轮82，其中飞轮转子81包括内齿轮基体812和位于内齿轮基体812一侧的内齿轮811，在内齿轮基体812远离内齿轮811的一侧的两端对称的设置有2个内齿轮卡接部813，内齿轮卡接部813上远离内齿轮基体812的一端设置有偏向内齿轮的轴心的尖端8131；外齿轮82包括一体成型的外齿轮基体822和环形的外齿轮卡接层823，外齿轮基体822中心设置有轴孔821，环形的外齿轮卡接层823的内侧壁设置有多个方向一致的与内齿轮卡接部813形状适应的卡槽8231，轴孔821与发电机3的输入轴31连接，内齿轮811与齿轮组4中半径最小的齿轮齿合连接，内齿轮卡接部813的一端与内齿轮基体812的外端连接，且内齿轮卡接部813可作微小转动，当齿轮组4中半径最小的齿轮带动内齿轮81转动，内齿轮卡接部813卡在卡槽8231内，带动外齿轮82转动，当内齿轮81停止转动是，外齿轮82由于惯性会继续转动，内齿轮卡接部813脱离卡槽8231，外齿轮82在惯性作用下继续转动，带动发电机3转动更多圈数。
如图8，当飞轮沿顺时针方向转动时，其会带动外齿轮尽可能多的转动。应当理解转动方向可通过改变外齿轮的卡槽的倾斜方向进行改变。
本发明采用“飞轮-曲轴”原理和杠杆原理相结合，在材料方面解决了成本高的问题，其具体运作流程如下：人踩踏地砖的同时对地砖1做工，地砖1会向下产生位移，这段位移带动曲轴5的轴颈做上下的往复运动，使曲轴5转动，曲轴5转动带动齿轮，通过齿轮组4将这段位移传递给飞轮系统8，飞轮系统8转动并带动发电机3运转进而产生电能。
本产品的制作方法如下：
将转角连接器6焊至地砖1下方，使用钢制铁棒7将曲轴5的轴颈固定在转角连接器6中，将齿轮组4与曲轴5左右任意一侧齿轮相连接，将飞轮8安装在齿轮组4的另一端，让飞轮系统8的飞轮转子81与齿轮组4中半径最小的齿轮相连，将发电机3的输入轴31与飞轮8的外齿轮82相连。
当人踩踏地砖时，本发明运作，利用这段位移，可产生电能，本发明曾做过一次实地调研，调研结果如下：以某购物中心为例，日均人流量为6万，假设一个人踩一次地砖，每天就会对地砖式发电机做6万次功，假设人的平均体重60kg，则每次做功14J。那么每块砖0.72*106J。那么100块地砖可产生能量72*106J，而一个50W的电灯一天耗电为4.32*106J，所以一块地砖可为16个50W的电灯提供一天的能量。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种地砖式发电机，其特征在于，包括地砖(1)、位于地砖(1)下方的底板(2)、位于所述地砖(1)和所述底板(2)之间的发电机(3)、齿轮组(4)、曲轴(5)、转角连接器(6)、钢棒(7)和飞轮系统(8)；
所述地砖(1)的下表面焊接有转角连接器(6)，所述曲轴(5)的曲颈通过钢棒(7)固定在所述转角连接器(6)内，所述曲轴(5)的输出端连接所述齿轮组(4)，所述齿轮组(4)与飞轮系统(8)连接，所述飞轮系统(8)与所述发电机(3)连接，其中，所述发电机(3)、所述齿轮组(4)、所述曲轴(5)和飞轮系统(8)均由支架支撑在所述底板(2)上。
2.根据权利要求1所述的地砖式发电机，其特征在于，所述曲轴(5)选用GY60-16齿标准曲轴。
3.根据权利要求1所述的地砖式发电机，其特征在于，所述地砖(1)的尺寸为80cm x80cm。
4.根据权利要求1所述的地砖式发电机，其特征在于，所述齿轮组(4)由国标40齿-1模，国标30齿-1模，国标10齿-1模三个齿轮依次齿合组成。
5.根据权利要求1所述的地砖式发电机，其特征在于，所述钢制铁棒(7)的规格为直径25mm,长8cm。
6.根据权利要求1所述的地砖式发电机，其特征在于，所述齿轮组(4)包括多个依次齿合连接且半径依次减小的齿轮，其中，所述曲轴(5)的输出端穿过并固定在齿轮组(4)中半径最大的齿轮的中心孔，半径最小的齿轮与所述飞轮系统齿合连接。
7.根据权利要求6所述的地砖式发电机，其特征在于，所述飞轮系统包括飞轮转子(81)和外齿轮(82)，其中飞轮转子(81)包括内齿轮基体(812)和位于所述内齿轮基体(812)一侧的内齿轮(811)，在所述内齿轮基体(812)远离内齿轮(811)的一侧的两端对称的设置有2个内齿轮卡接部(813)，所述内齿轮卡接部(813)上远离所述内齿轮基体(812)的一端设置有偏向内齿轮的轴心的尖端(8131)；所述外齿轮(82)包括一体成型的外齿轮基体(822)和环形的外齿轮卡接层(823)，所述外齿轮基体(822)中心设置有轴孔(821)，所述环形的外齿轮卡接层(823)的内侧壁设置有多个方向一致的与内齿轮卡接部(813)形状适应的卡槽(8231)，所述轴孔(821)与所述发电机(3)的输入轴(31)连接，所述内齿轮(811)与所述齿轮组(4)中半径最小的齿轮齿合连接，内齿轮卡接部(813)的一端与所述内齿轮基体(812)的外端连接，且内齿轮卡接部(813)可作微小转动，当齿轮组(4)中半径最小的齿轮带动所述内齿轮(81)转动，所述内齿轮卡接部(813)卡在所述卡槽(8231)内，带动外齿轮(82)转动，当所述内齿轮(81)停止转动是，外齿轮(82)由于惯性会继续转动，所述内齿轮卡接部(813)脱离所述卡槽(8231)，外齿轮(82)在惯性作用下继续转动，带动所述发电机(3)转动更多圈数。
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