CN112202311B - 一种收集电梯运行时的压电发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种收集电梯运行时的压电发电装置，用于直接收集重力势能的发电装置。本发明主要由固定轴、圆形磁铁、壳体、滑动套筒、电磁线圈、压电振子、左端弹簧和右端弹簧组成。利用电梯上下运行时产生的重力势能致使该装置内部的滑动套筒做垂直运动，固定轴内的圆形磁铁就会与滑动套筒内部的电磁线圈做切割磁感线运动产生电磁发电；滑动套筒垂直运动的同时，压电振子上的矩形磁铁就会与壳体内部的条形磁铁磁力耦合致使压电振子变形而产生电能；达到压电—电磁的发电模式；压电发电和电磁发电同时进行，俘能产生的电压短时间内可以达到最大。在压电—电磁发电技术领域具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种收集电梯运行时的压电发电装置，具体涉及一种可收集电梯运行时产生的重力势能，属于压电发电技术领域。
背景技术
改革开放前，我国电梯行业处于缓慢发展的阶段，1949年至1979年三十年间，我国大陆地区电梯安装总量仅约1万台。随着改革开放和大规模经济建设的开始，电梯行业也迎来了发展的机遇，实现了快速稳定的增长。截至2020年上半年，我国电梯数量有800多万台。一部750kg的电梯每小时耗电量在15—22度，那么全国电梯一小时的耗电量高达1.6亿度。同时电梯的运行会产生重力势能，如何将这些废弃的能量利用起来，成为当代研究的热点。
发明内容
本发明针对目前电梯运行产生的重力势能合理利用的问题，提出一种发电量高、电量稳定，可直接收集重力势能的发电装置。
本发明采用的技术方案是：一种收集电梯运行时的压电发电装置，由固定轴(1)、圆形磁铁(2)、壳体(3)、滑动套筒(4)、电磁线圈(5)、压电振子(6)、左端弹簧(7)和右端弹簧(8)组成。
所述固定轴(1)由前端固定轴(1—1)和后端固定轴(1—2)组成；所述后端固定轴(1—2)是一个阶梯轴，较细的一端开设一个圆形槽(1—3)，用于安置圆形磁铁(2)，所述圆形磁铁(2)安置完毕后圆形槽(1—3)还空有一小段；所述前端固定轴(1—1)开设一个配合所述后端固定轴(1—2)较细一端的深圆形槽(1—4)，深圆形槽(1—4)最底部有一块凸出圆台(1—5)用于配合所述圆形槽(1—3)空出的那一小段，所述前端固定轴(1—1)和所述后端固定轴(1—2)通过胶粘连接固定；所述固定轴(1)一端固定在壳体(3)上；所述滑动套筒(4)为圆柱形，中心有一个圆形贯穿孔(4—1)，用于通过所述固定轴(1)；所述滑动套筒(4)左侧开设一个圆圈槽(4—2)，用于缠绕电磁线圈(5)，用套筒端盖(4—3)盖住滑动套筒(4)左侧并用焊接的方式密封固定；所述滑动套筒(4)开设八个直槽(4—4)，用于安装所述压电振子(6)，所述压电振子(6)由金属基板(6—1)和粘贴在金属基板(6—1)上的矩形压电陶瓷片(6—2)组成，所述金属基板(6—1)为黄铜压电梁；所述压电振子(6)一端插入所述直槽(4—4)，另一端粘接有一块矩形磁铁(6—3)；每两个压电振子(6)上的矩形磁铁(6—3)是相对应的，但不能产生磁力耦合作用；所述壳体(3)内部有四块条形磁铁(3—1)并与八个压电振子(6)上的矩形磁铁(6—3)配合，所述条形磁铁(3—1)位于两块所述矩形磁铁(6—3)中间时会同时与两块矩形磁铁(6—3)发生磁力耦合；所述左端弹簧(7)套入所述固定轴(1)位于所述滑动套筒(4)的左侧，所述左端弹簧(7)左侧紧贴所述壳体(3)左侧面，右侧紧贴所述滑动套筒(4)左侧面；所述右端弹簧(8)套入所述固定轴(1)位于所述滑动套筒(4)的右侧；所述右端弹簧(8)右侧紧贴所述壳体(3)右侧面，左侧紧贴所述滑动套筒(4)右侧面；所述壳体端盖(3—2)盖住所述壳体(3)并用焊接的方式密封固定，达到装配整个发电装置的目的。
作为上述技术方案的进一步改进，所述固定轴(1)由两部分组成，圆形磁铁(2)镶嵌在固定轴(1)内部，前端固定轴(1—1)与后端固定轴(1—2)的胶接配合。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电磁线圈(5)是位于所述滑动套筒(4)内部的，将滑动套筒(4)与套筒端盖(4—3)焊接以达到密封的作用，防止电磁线圈(5)受到水的腐蚀而失去电磁发电的作用。
本发明的有益效果是：
此发电装置利用电梯上下运行时产生的重力势能致使该装置内部的滑动套筒做垂直运动，固定轴内的圆形磁铁就会与滑动套筒内部的电磁线圈做切割磁感线运动产生电磁发电；滑动套筒垂直运动的同时，压电振子上的矩形磁铁就会与壳体内部的条形磁铁磁力耦合致使压电振子变形而产生电能；达到压电—电磁的发电模式；压电发电和电磁发电同时进行，俘能产生的电压短时间内可以达到最大。
附图说明
图1所示为本发明的内部结构示意图。
图2所示为本发明的横剖面结构示意图。
图3所示为本发明的前端固定轴结构示意图。
图4所示为本发明的后端固定轴结构示意图。
图5所示为本发明的滑动套筒结构示意图。
图6所示为本发明的电磁线圈装配结构示意图。
图7所示为本套筒端与滑动套筒的配合结构示意图。
图8所示为本发明壳体内部结构示意图.
图9所示为本发明的壳体与壳体端盖配合结构示意图。
图10所示为本发明的外观结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
请参阅图1～10，本发明实施例中，具体结构包括：
一种收集电梯运行时的压电发电装置，由固定轴(1)、圆形磁铁(2)、壳体(3)、滑动套筒(4)、电磁线圈(5)、压电振子(6)、左端弹簧(7)和右端弹簧(8)组成，所述固定轴(1)由前端固定轴(1—1)和后端固定轴(1—2)组成；所述后端固定轴(1—2)是一个阶梯轴，较细的一端开设一个圆形槽(1—3)，用于安置圆形磁铁(2)，所述圆形磁铁(2)安置完毕后圆形槽(1—3)还空有一小段；所述前端固定轴(1—1)开设一个配合所述后端固定轴(1—2)较细一端的深圆形槽(1—4)，深圆形槽(1—4)最底部有一块凸出圆台(1—5)用于配合所述圆形槽(1—3)空出的那一小段，所述前端固定轴(1—1)和所述后端固定轴(1—2)通过胶粘连接固定；所述固定轴(1)一端固定在壳体(3)上；所述滑动套筒(4)为圆柱形，中心有一个圆形贯穿孔(4—1)，用于通过所述固定轴(1)；所述滑动套筒(4)左侧开设一个圆圈槽(4—2)，用于缠绕电磁线圈(5)，用套筒端盖(4—3)盖住滑动套筒(4)左侧并用焊接的方式密封固定；所述滑动套筒(4)开设八个直槽(4—4)，用于安装所述压电振子(6)，所述压电振子(6)由金属基板(6—1)和粘贴在金属基板(6—1)上的矩形压电陶瓷片(6—2)组成，所述金属基板(6—1)为黄铜压电梁；所述压电振子(6)一端插入所述直槽(4—4)，另一端粘接有一块矩形磁铁(6—3)；每两个压电振子(6)上的矩形磁铁(6—3)是相对应的，但不能产生磁力耦合作用；所述壳体(3)内部有四块条形磁铁(3—1)并与八个压电振子(6)上的矩形磁铁(6—3)配合，所述条形磁铁(3—1)位于两块所述矩形磁铁(6—3)中间时会同时与两块矩形磁铁(6—3)发生磁力耦合；所述左端弹簧(7)套入所述固定轴(1)位于所述滑动套筒(4)的左侧，所述左端弹簧(7)左侧紧贴所述壳体(3)左侧面，右侧紧贴所述滑动套筒(4)左侧面；所述右端弹簧(8)套入所述固定轴(1)位于所述滑动套筒(4)的右侧；所述右端弹簧(8)右侧紧贴所述壳体(3)右侧面，左侧紧贴所述滑动套筒(4)右侧面；所述壳体端盖(3—2)盖住所述壳体(3)并用焊接的方式密封固定，达到装配整个发电装置的目的。
作为上述技术方案的进一步改进，所述固定轴(1)由两部分组成，圆形磁铁(2)镶嵌在固定轴(1)内部，前端固定轴(1—1)与后端固定轴(1—2)的胶接配合。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电磁线圈(5)是位于所述滑动套筒(4)内部的，将滑动套筒(4)与套筒端盖(4—3)焊接以达到密封的作用，防止电磁线圈(5)受到水的腐蚀而失去电磁发电的作用。
本发明的工作过程分为压电发电过程和电磁发电过程：
压电发电过程：此发电装置利用电梯上下运行时产生的重力势能致使该装置内部的滑动套筒做垂直运动，滑动套筒垂直运动的同时，压电振子上的矩形磁铁就会与壳体内部的条形磁铁磁力耦合致使压电振子变形而产生电能；
电磁发电过程：此发电装置利用电梯上下运行时产生的重力势能致使该装置内部的滑动套筒做垂直运动，固定轴内的圆形磁铁就会与滑动套筒内部的电磁线圈做切割磁感线运动产生电磁发电；能量管理电路，设置在所述纺锤形套筒内部，分别与所述压电俘能组件、所述电磁俘能组件相连接，用于接收并分配所述电磁俘能组件发送的电磁俘能和压电俘能组件发送的压电俘能储能元件，储能元件，与所述能量管理电路相连，用于储存所述壳体上能量管理电路发送的所述压电俘能，以达到给监测系统供电的目的。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上说明只适用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (1)
1.一种收集电梯运行时的压电发电装置，由固定轴(1)、圆形磁铁(2)、壳体(3)、滑动套筒(4)、电磁线圈(5)、压电振子(6)、左端弹簧(7)和右端弹簧(8)组成，所述固定轴(1)由前端固定轴(1—1)和后端固定轴(1—2)组成；所述后端固定轴(1—2)是一个阶梯轴，较细的一端开设一个圆形槽(1—3)，用于安置圆形磁铁(2)，所述圆形磁铁(2)安置完毕后圆形槽(1—3)还空有一小段；所述前端固定轴(1—1)开设一个配合所述后端固定轴(1—2)较细一端的深圆形槽(1—4)，深圆形槽(1—4)最底部有一块凸出圆台(1—5)用于配合所述圆形槽(1—3)空出的那一小段，所述前端固定轴(1—1)和所述后端固定轴(1—2)通过胶粘连接固定；所述固定轴(1)一端固定在壳体(3)上；所述滑动套筒(4)为圆柱形，中心有一个圆形贯穿孔(4—1)，用于通过所述固定轴(1)；所述滑动套筒(4)左侧开设一个圆圈槽(4—2)，用于缠绕电磁线圈(5)，用套筒端盖(4—3)盖住滑动套筒(4)左侧并用焊接的方式密封固定；所述滑动套筒(4)开设八个直槽(4—4)，用于安装所述压电振子(6)，所述压电振子(6)由金属基板(6—1)和粘贴在金属基板(6—1)上的矩形压电陶瓷片(6—2)组成，所述金属基板(6—1)为黄铜压电梁；所述压电振子(6)一端插入所述直槽(4—4)，另一端粘接有一块矩形磁铁(6—3)；每两个压电振子(6)上的矩形磁铁(6—3)是相对应的，但不能产生磁力耦合作用；所述壳体(3)内部有四块条形磁铁(3—1)并与八个压电振子(6)上的矩形磁铁(6—3)配合，所述条形磁铁(3—1)位于两块所述矩形磁铁(6—3)中间时会同时与两块矩形磁铁(6—3)发生磁力耦合；所述左端弹簧(7)套入所述固定轴(1)位于所述滑动套筒(4)的左侧，所述左端弹簧(7)左侧紧贴所述壳体(3)左侧面，右侧紧贴所述滑动套筒(4)左侧面；所述右端弹簧(8)套入所述固定轴(1)位于所述滑动套筒(4)的右侧；所述右端弹簧(8)右侧紧贴所述壳体(3)右侧面，左侧紧贴所述滑动套筒(4)右侧面；壳体端盖(3—2)盖住所述壳体(3)并用焊接的方式密封固定，达到装配整个发电装置的目的；其特征在于：所述固定轴(1)由两部分组成，圆形磁铁(2)镶嵌在固定轴(1)内部，前端固定轴(1—1)与后端固定轴(1—2)的胶接配合；其特征在于：所述电磁线圈(5)是位于所述滑动套筒(4)内部的，将滑动套筒(4)与套筒端盖(4—3)焊接以达到密封的作用，防止电磁线圈(5)受到水的腐蚀而失去电磁发电的作用。
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