CN202309193U - 一种登船栈桥的复合压力发电节能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种登船栈桥的复合压力发电节能系统。它包括永磁压力发电减速带、压电材料发电装置、蓄电池组，电容器组，直流配电系统，直流输电系统，直-交逆变电源系统和交流输出系统，所述的永磁压力发电减速带与压电材料发电装置发电部分并联，然后用电缆通过电缆通道接入码头或趸船的电气室内蓄电池组和电容器组，蓄电池组和电容器组电能由接出线一路接到直流配电系统，再由直流输电系统输出，另一路接到直-交逆变电源系统，再由交流输出系统输出给趸船、码头供电。本实用新型充分利用了栈桥上行人行走时对桥面的挤压作用，电动车、摩托等小型车辆对减速带的碾压作用而产生电能。经济、实用、环保。

Description

一种登船栈桥的复合压力发电节能系统

技术领域：

本实用新型涉及一种登船栈桥的复合压力发电节能系统。为一种利用栈桥上行人行走时对地面的挤压力和小型车辆对减速带的碾压作用转换为电能供趸船和码头日常生活及亮化的系统。

背景技术：

随着经济的不断发展，能源紧缺和污染问题越来越引起人们的重视，船舶制造业和航运业的节能减排问题更是引起了全世界的持续关注，低碳的思想已成为利用新能源的一个趋势。电能是比较环保的能源，但电能的获取却存在诸多不环保的因素。

传统的产生电能方式有：火力发电、水力发电、风力发电与核能发电等。其中火力发电的方式存在消耗一次性能源增加空气污染的问题；水力和风力发电的发电能力受季节天气等多种因素的影响；核能发电因其设备比较昂贵使用还不广泛。

压力发电这种点滴式能源存储具有推广的前景。目前已公开的压力发电装置专利基本上都是针对陆上交通而进行设计的。尚没有针对水上用电的压力发电装置。

CN101120829A公开了一种利用人在地面行走时人对鞋底的挤压运动发电的发电鞋，该装置的压力发电器至少由二个软磁芯、二个线圈、一个永磁体、一个弹力装置、一个永磁体导槽和一个压力传导板、一个线圈骨架所组成。该装置主要是由于人对鞋底的挤压力较小，因而磁体直接使用复位弹力装置。对于减速带而言所受碾压较大，能量损失大，则不适合。对于形变小的桥面铺设也受限制。CN101775887A公开了一种利用人行走时对地面的挤压运动产生电能的磁悬浮压力发电地板，该地板所使用的压力发电器至少由一个软磁芯、一个线圈、一个永磁体、一个弹力装置、二个定位拉力装置所组成。该装置与CN101120829A存在同样限制，即能量损失大，对于形变小的桥面铺设也受限制。CN101826814A公开了一种铁轨压力发电模块及系统集成技术，该装置采用压电材料及串并联技术使电能放大，利用列车运行时所产生的巨大压力使压电模块发电，所有模块电能共同汇集到各车站或者专门的电站存储使用，或经逆变与市电联网。该发电装置针对性强，适用于铁轨，常年置露于外且铁轨压力大导致压电模块更换频繁。

上述公开专利都是基于陆上交通的单一动力来源为出发点而提出的，对于登船栈桥混合动力来源则受限制。同样考虑栈桥上桥面形变并不大，减速带可以有一定起伏，加之桥面倾斜导致铺设有一定限制，为了更有效地利用码头环境的动力资源，需设计一种灵活、高效收集能量以及便于在栈桥上铺设的发电装置。

发明内容：

本实用新型的目的在于发掘船上可利用能源的潜能，使其高效方便地生产电能，设计一种登船栈桥的复合压力发电节能系统。

本实用新型的技术方案：一种登船栈桥的复合压力发电节能系统，包括减速带上安装的永磁压力发电器，压电材料发电装置，蓄电池组，电容器组，直流配电系统，直流输电系统，直-交逆变电源系统和交流输出系统，其减速带上安装的永磁压力发电器与压电材料发电装置发电部分并联，然后用电缆通过电缆通道接入码头或趸船的电气室内蓄电池组和平滑电力电容器组输入端，蓄电池组和电容器组输出端引出线一路依次连接直流配电系统，直流输电系统，趸船及码头用电负载，另一路依次连接直-交逆变电源系统，交流输出系统，趸船及码头用电负载。

本实用新型中所述的永磁压力发电减速带是减速带上安装永磁压力发电器装置，由四个永磁体、两个长条形软磁芯，二个马蹄形软磁芯、线圈骨架、四个马蹄形软磁芯线圈、四个楞次线圈、及两个水平长条形软磁芯线圈组成，两个永磁体之间有隔离弹簧隔开，永磁体与隔离弹簧之间安装有减震防噪声垫片，永磁体能在导槽内自由滑动，导槽底部安装有复位弹簧与楞次线圈配合作为永磁体复位装置。

本实用新型所述的压电材料发电装置由有机压电材料重叠在一起构成，有机压电材料之间用连线相互串联，层层隔离，顶层与底层安装有减震防噪声垫片，顶部安装有防水遮挡板，。

本实用新型中，压电材料发电装置安装在栈桥桥面上的结构是，其栈桥由两条平行钢轨用钢结构横向连接构成，其上安装压电材料发电装置，在两条钢轨上开设有滑槽，在压电材料发电装置的防水遮挡板上铺设有薄型钢板，其薄型钢板两侧突出部分置入两条钢轨的槽内，薄型钢板与槽之间留有间隙以容纳压电材料发电装置的形变。

登船栈桥每天的客流量很大，行人和车辆对桥面的作用力使得桥面和减速带产生小位移变形从而对桥面和减速带做功，为了获得这些损耗的点滴式能量，本实用新型在栈桥上将桥面与减速带用来收集这些能量。由于减速带所受较大碾压力作用，本身可以要求较大形变，故减速带结构采用永磁体在导槽内上下运动，使软磁芯的磁极不断改变，通过改变线圈的磁通量产生电动势，进而产生电能，普通的磁力发电装置的复位装置存在能量的大量流失，本实用新型依靠楞次现象，用楞次线圈与复位弹簧来收集点滴能量，在弹簧与磁体之间装上减震垫片，实现平稳复位，所获得的电能输送到直流配电系统、直流输电系统或输送到直-交逆变电源系统、交流输电系统。由于栈桥桥面上形变较小，为了放大电能，将压电材料串联，发电装置间采用串并联结合技术，使电压、电流放大。并且安装防水装置和减震装置，将其布置于减速带两侧，所获得的电能输送到直流配电系统和直流输电系统，或者输送到直-交逆变电源系统和交流输电系统。将这些电能供趸船、码头日常生活、亮化及商业活动使用。

本实用新型的有益效果：

1、减速带所采用的永磁发电器与以往的压力发电装置相比，利用楞次线圈收集了易损失的部分能量。

2、将减速带与桥面不同形变特点混合充分利用，所发电能供趸船及码头日常生活、亮化和商业活动使用。

附图说明：

图1为本实用新型中减速带上安装的永磁压力发电器原理图

图2为本实用新型中压电材料发电装置剖面图

图3为登船栈桥的复合压力发电节能系统示意图

图4为压电材料发电装置安装在栈桥桥面上的主视图

图5为压电材料发电装置安装在栈桥桥面上的俯视图

图6为压电材料发电装置安装在栈桥桥面上的左视图

图中：1-马蹄形软磁芯线圈，2-楞次线圈，3-减震垫片，4-永磁体，5-长条形软磁芯，6-减速带，7-水平长条形软磁芯线圈，8-导槽，11-线圈骨架，12-马蹄形软磁芯，14-复位弹簧，15-隔离弹簧，16-压电材料发电装置，17-隔离层，18-压电材料，19-减震防噪声垫片，20防水遮挡板，21-引出线，22-连线，23-地线，24-电缆通道，25-电容器组，26-蓄电池组，27-直流配电系统，28-直-交逆变电源系统，29-直流输出系统，30-交流输出系统，31-栈桥两边钢轨，32-滑槽，33-薄型钢板，34-移动间隙，35-防水减震隔挡层，36-钢结构，37-铺设的压电层。

具体实施方式：

图1为本实用新型中减速带上安装的永磁压力发电器原理图，图中减速带下的发电装置由四个永磁体4、长条形软磁芯5，二个马蹄形软磁芯12、线圈骨架1、2个马蹄形软磁芯线圈1、2个楞次线圈2、及水平长条形软磁芯线圈7组成，两个永磁体4之间有隔离弹簧15隔开，永磁体4与隔离弹簧15之间安装有减震垫片3，永磁体能在导槽8内自由滑动，导槽8底部安装有复位弹簧14，与楞次线圈2配合作为永磁体4复位装置。

永磁体4的厚度是软磁芯5的两倍，永磁体的N或S分别正对软磁芯感应出的S或N极，软磁芯在线圈架内固定不动，永磁体受两侧吸引力的作用产生悬浮效果，降低导槽的摩擦系数。减速带受车辆碾压的作用，经减震垫片3，将永磁体4沿导槽同步位移到下面。四个软磁芯的感应磁极同时改变，磁通量改变产生电能。永磁体继续向下运动则会受到弹簧及楞次力的配合阻碍而减缓，达到平稳下降的作用，同样可获得电能。为了利用较大的压力，永磁体下方正对的永磁体受到磁力和隔离弹簧向下的力也做相同的运动而获得电能。减速带不断受到车辆的碾压，复位弹簧14配合楞次线圈2，平稳复位，线圈的磁通量不断改变，产生交变电流，通过电能存储与输出系统来使用。

图2为本实用新型中压电材料发电装置剖面图，图中多层有机压电材料18用隔离层17隔开重叠在一起，相互用连线22串联以提高电压发电并保护压电材料。顶层和底层安装了减震防噪声垫片19，以减小震动对压电材料的损害，发电装置表面安装防水遮挡板20防止水对压电材料的损害。压电材料发电装置间采用相互串联再并联的方式，以便于更换材料。

图3为本实用新型之登船栈桥的复合压力发电节能系统示意图，永磁压力发电减速带与压电材料发电装置发电部分并联，用电缆通过电缆通道24将电能送至码头或趸船的电气室内，接入蓄电池组26和电容器组(平滑电力)25输入端，根据需要，蓄电池组26和电容器组25输出端将电能由接出线一路接到直流配电系统27，再由直流输电系统29输出给趸船、码头用电负载供电，另一路接到直-交逆变电源系统28，再由交流输出系统30输出供趸船、码头日常生活及商业活动使用。

图4、5、6分别为压电材料发电装置安装在栈桥桥面上的主视图、俯视图、左视图。栈桥由两条平行钢轨31用钢结构36横向连接构成，在其上安装压电材料装置16，在两条钢轨上开设有滑槽32，在压电材料发电装置16的防水遮挡板20上铺设有薄型钢板33，薄型钢板两侧突出部分置入两条钢轨滑槽32内，薄型钢板与滑槽之间留有移动间隙34以容纳压电材料发电装置形变，同时可克服了桥面倾斜及因摩擦而损害压电材料，且便于拆装。两条平行钢轨31承载栈桥的主要载荷，压电材料装置16同时也增加整座桥的钢性。

Claims (5)

1.一种登船栈桥的复合压力发电节能系统，其特征是：该系统包括永磁压力发电减速带(6)，压电材料发电装置(16)，蓄电池组(26)，电容器组(25)，直流配电系统(27)，直流输电系统(29)，直-交逆变电源系统(28)和交流输出系统(30)，所述的永磁压力发电减速带(6)与压电材料发电装置(16)发电部分并联，然后用电缆通过电缆通道(24)接入码头或趸船的电气室内蓄电池组(26)和电容器组(25)输入端，蓄电池组(26)和电容器组(25)输出端引出线一路依次连接直流配电系统(27)，直流输电系统(29)，趸船及码头用电负载，另一路依次连接直-交逆变电源系统(28)，交流输出系统(30)，趸船及码头用电负载。

2.如权利要求1所述的登船栈桥的复合压力发电节能系统，其特征是，所述的永磁压力发电减速带是减速带上安装永磁压力发电器装置，由四个永磁体(4)、二个长条形软磁芯(5)，二个马蹄形软磁芯(12)、线圈骨架(11)、四个马蹄形软磁芯线圈(1)、四个楞次线圈(2)、及两个水平长条形软磁芯线圈(7)组成，两个永磁体(4)之间有隔离弹簧(15)隔开，永磁体(4)与隔离弹簧(15)之间安装有减震垫片(3)，永磁体能在导槽(8)内自由滑动，导槽(8)底部安装复位弹簧(14)与楞次线圈(2)配合作为永磁体(4)复位装置。

3.如权利要求2所述的登船栈桥的复合压力发电节能系统，其特征是，所述的永磁体(4)的厚度是长条形软磁芯(5)的两倍，永磁体的N或S分别正对软磁芯感应出的S或N极。

4.如权利要求1所述的登船栈桥的复合压力发电节能系统，其特征是，所述的压电材料发电装置(16)由有机压电材料(18)重叠在一起构成，有机压电材料之间用连线(22)相互串联，层层隔离，顶层与底层安装有减震防噪声垫片(19)，顶部安装有防水遮挡板(20)，压电材料发电装置之间串并联结合。

5.如权利要求1所述的登船栈桥的复合压力发电节能系统，其特征是，压电材料发电装置安装在栈桥桥面上的结构是，其栈桥由两条平行钢轨(31)用钢结构(36)横向连接构成，其上安装压电材料发电装置(16)，在两条钢轨(31)上开设有滑槽(32)，在压电材料发电装置(16)的防水遮挡板(20)上铺设有薄型钢板(33)，薄型钢板(33)两侧突出部分置入两条钢轨的滑槽(32)内，薄型钢板(33)与滑槽(32)之间留有间隙以容纳压电材料发电装置(16)的形变。

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