CN203570520U

CN203570520U - 一种压电、电磁混合式振动能量发电装置

Info

Publication number: CN203570520U
Application number: CN201320682309.4U
Authority: CN
Inventors: 刘军江; 邢春生; 李小彭
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2023-10-30

Abstract

一种压电、电磁混合式振动能量发电装置，涉及一种发电装置，特别是涉及一种压电、电磁混合式振动能量发电装置。本实用新型利用齿轮与齿条的传动、压电发电与电磁发电的原理,将汽车驶过减速带时产生的振动转化为电能。本实用新型包括压板和支撑外壳，支撑外壳由底座和架体组成，在底座顶部固定具有通孔的架体，在压板底部与架体顶部之间设置有支撑弹簧；在支撑外壳内设置有发电机构，发电机构包括齿条，齿条与第一齿轮啮合，第二齿轮与第四齿轮啮合，第三齿轮与第五齿轮啮合，第五齿轮固定在第三传动轴上；第三传动轴两端分别连接有结构相同、位置对称的磁电转化机构，磁电转化机构由线圈、线圈固定盘、磁铁固定盘、磁铁和超越离合器组成。

Description

一种压电、电磁混合式振动能量发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种发电装置，特别是涉及一种压电、电磁混合式振动能量发电装置，主要应用在道路减速带上。

背景技术

自然界中振动无处不在，如汽车行驶过程中产生的颠簸，人行走时产生冲击振动等，若有一种装置能够把此类振动产生的能量收集起来,为一些用电设备供电，替代传统的化学电池，将大大减轻环境污染，从而实现节能减排。在日本、欧美等国家,针对这种装置的研究已经非常深入，而且有了一些相关产品的出现,而国内对此研究非常少，而且成熟的产品几乎没有。现有的产品发电方式单一，没有将多种振动发电方式进行有效的结合，发电效率不高，而且产品的制造成本高，应用普及难度较大。

随着汽车的普及，一般在汽车行驶的道路上都设有减速带，利用汽车驶过减速带时振动冲击产生的能量发电具有重大的意义。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种压电、电磁混合式振动能量发电装置，该发电装置利用齿轮与齿条的传动、压电发电与电磁发电的原理,将汽车驶过减速带时产生的振动冲击转化为电能,供给道路用电设施,且结构设计巧妙实用。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种压电、电磁混合式振动能量发电装置，包括压板和设置在压板下方的支撑外壳，所述支撑外壳由底座和架体组成，所述架体的顶部具有通孔，且架体固定在底座上，底座与架体形成腔体，在压板底部与架体顶部之间设置有支撑弹簧，压板能够上、下移动；在支撑外壳内设置有发电机构，发电机构包括齿条，齿条顶端通过架体的通孔与压板相连接，齿条底端设置在齿条导向座内，齿条导向座固定在底座上，在底座与齿条之间的齿条导向座内设置有复位弹簧；齿条与第一齿轮相啮合，第一齿轮与第二齿轮同轴固定在第一传动轴上，第二齿轮与第四齿轮相啮合，第三齿轮与第四齿轮同轴固定在第二传动轴上，第三齿轮与第五齿轮相啮合，第五齿轮固定在第三传动轴上；第三传动轴两端分别连接有结构相同、位置对称的磁电转化机构，磁电转化机构由线圈、具有通孔的线圈固定盘、具有通孔的磁铁固定盘、磁铁和超越离合器组成，线圈固定盘底部固定在底座上，在线圈固定盘内侧和/或外侧表面固定有线圈，在线圈固定盘两侧均设置有磁铁固定盘，具有通孔的磁铁固定盘中间轴通过线圈固定盘的通孔，其两端分别固定在磁铁固定盘的通孔内，第三传动轴通过轴承与磁铁固定盘中间轴的通孔相连接；在磁铁固定盘内侧或外侧表面固定有磁铁，所述磁铁沿圆周均匀分布，每个磁铁固定盘上的磁铁与线圈数目相同，位置对应，且与线圈之间留有距离；在第三传动轴上固定具有超越离合器拨叉的超越离合器内部转子，与超越离合器内部转子和超越离合器拨叉相对应的超越离合器外圈固定在磁铁固定盘中间轴上；在架体内的底座上设置有压电片固定架，在压电片固定架与齿条之间设置有压电片组，压电片组一端固定在压电片固定架上，另一端与齿条相啮合，所述第一、第二及第三传动轴的两端均设置在轴承支撑座上，轴承支撑座固定在底座上。

所述压板顶面为弧形面。

在所述底座顶部设置有第一凹槽，所述压电片固定架的底部设置在第一凹槽内。

在所述压板底部设置有第二凹槽，所述齿条的顶端设置在第二凹槽内。

所述架体由一侧侧板和架体其余部分组成，侧板与架体其余部分之间通过螺栓连接。

所述压板底部固定具有通孔的外壳，支撑外壳通过通孔设置在外壳内。

所述每个磁铁固定盘上的磁铁数目与线圈固定盘上的线圈数目均为六个。

所述第二齿轮的分度圆直径大于第四齿轮的分度圆的直径，第三齿轮的分度圆直径大于第五齿轮的分度圆直径。

本实用新型的有益效果：

本实用新型利用齿轮与齿条的传动、压电发电与电磁发电的原理,将汽车驶过减速带时产生的振动冲击转化为电能,供给道路用电设施,可有效达到节能减排，且结构设计巧妙实用，发电效率高，制造成本低，适合在道路减速带上广泛使用。

附图说明

图1是本实用新型的外部结构示意图；

图2是本实用新型的压板和支撑弹簧固定后的结构示意图；

图3是去掉压板和支撑弹簧后的本实用新型的外部结构示意图；

图4是本实用新型的发电机构和底座装配后的结构示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是去掉压电片固定架和压电片组后的图4的结构示意图；

图7是去掉磁电转化机构及右侧轴承支撑座后的图4的结构示意图；

图8是本实用新型的第三传动轴、超越离合器内部转子及超越离合器拨叉固定后的结构示意图；

图9是本实用新型的超越离合器外圈、磁铁固定盘中间轴、磁铁固定盘和磁铁装配后的结构示意图；

图10是图9的左视图；

图11是本实用新型的线圈固定在线圈固定盘后的结构示意图；

其中，1--压板，2--外壳，3--底座，4—侧板，5—齿条，6—支撑弹簧，7—架体，8--磁铁固定盘，9--磁铁，10--线圈固定盘，11--线圈，12--轴承支撑座，13--齿条导向座，14--压电片固定架，15--压电片组，16—第一齿轮，17—第二齿轮，18--第三齿轮，19--第四齿轮，20--第五齿轮，21--第三传动轴，22--超越离合器外圈，23--超越离合器内部转子，24--超越离合器拨叉，25--超越离合器，26—复位弹簧，27--磁铁固定盘中间轴，28—支撑外壳，29--发电机构，30--第一传动轴，31--第二传动轴，32--磁电转化机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1～图11所示，一种压电、电磁混合式振动能量发电装置，包括压板1和设置在压板1下方的支撑外壳28，所述支撑外壳28由底座3和架体7组成，所述架体7的顶部具有通孔，且架体7固定在底座3上，底座3与架体7形成腔体，在压板1底部与架体7顶部之间设置有支撑弹簧6，压板1能够上、下移动；在支撑外壳28内设置有发电机构29，发电机构29包括齿条5，齿条5顶端通过架体7的通孔与压板1相连接，齿条5底端设置在齿条导向座13内，齿条导向座13固定在底座3上，在底座3与齿条5之间的齿条导向座13内设置有复位弹簧26；齿条5与第一齿轮16相啮合，第一齿轮16与第二齿轮17同轴固定在第一传动轴30上，第二齿轮17与第四齿轮19相啮合，第三齿轮18与第四齿轮19同轴固定在第二传动轴31上，第三齿轮18与第五齿轮20相啮合，第五齿轮20固定在第三传动轴21上；第三传动轴21两端分别连接有结构相同、位置对称的磁电转化机构32，磁电转化机构32由线圈11、中心具有通孔的线圈固定盘10、中心具有通孔的磁铁固定盘8、磁铁9和超越离合器25组成，线圈固定盘10底部固定在底座3上，在线圈固定盘10外侧表面固定有线圈11，在线圈固定盘10两侧均设置有同轴的磁铁固定盘8，具有通孔的磁铁固定盘中间轴27通过线圈固定盘10的通孔，其两端分别固定在磁铁固定盘8的通孔内，第三传动轴21通过轴承与磁铁固定盘中间轴27的通孔相连接；在线圈固定盘10两侧的磁铁固定盘8外侧表面固定有磁铁9，所述磁铁9沿圆周均匀分布，每个磁铁固定盘8上的磁铁9与线圈11数目相同，位置对应，且与线圈11之间留有距离；在第三传动轴21上固定具有超越离合器拨叉24的超越离合器内部转子23，与超越离合器内部转子23和超越离合器拨叉24相对应的超越离合器外圈22固定在磁铁固定盘中间轴27上，第三传动轴21能够通过超越离合器25带动磁铁固定盘8转动；在架体7内的底座3上设置有压电片固定架14，在压电片固定架14与齿条5之间设置有水平的压电片组15，压电片组15一端固定在压电片固定架14上，另一端与齿条5相啮合，所述第一、第二及第三传动轴21的两端均设置在轴承支撑座12上，轴承支撑座12固定在底座3上；所述线圈11和压电片组15分别通过导线与桥式整流电路的输入端相连接，桥式整流电路的输出端通过导线与超级电容或其他储电系统相连接。

所述压板1顶面为弧形面，便于与减速带相配合。

在所述底座3顶部设置有第一凹槽，所述压电片固定架14的底部设置在第一凹槽内。

在所述压板1底部设置有第二凹槽，所述齿条5的顶端设置在第二凹槽内。

所述架体7由一侧侧板4与架体7其余部分组成，侧板4与架体7其余部分之间通过螺栓连接，便于拆装与观察内部结构。

所述压板1底部固定具有通孔的外壳2，支撑外壳28通过通孔设置在外壳2内，防止沙石进入内部结构及保护内部结构。

所述每个磁铁固定盘8上的磁铁9数目与线圈固定盘10上的线圈11数目均为六个。

所述第二齿轮17的分度圆直径大于第四齿轮19的分度圆的直径，第三齿轮18的分度圆直径大于第五齿轮20的分度圆直径。

下面结合附图说明本实用新型的一次使用过程：

如图1～图11所示，在减速带下方的地基上开出槽体，用来安装本实用新型的发电装置，在槽体内安装若干个本实用新型，并使相邻的压板1之间固定连接，使连接后的压板1与减速带长度相同，在达到减速效果的同时，保证减速带任意位置受压均可发电。

本实用新型的使用过程如下:汽车驶过减速带时，压板1以及外壳2受压下沉，外壳2和支撑外壳28之间存在一定的间隙，当压板1受到来自外部的振动冲击时，压板1和外壳2会沿支撑外壳28的架体7的侧板4做往复运动，此时支撑弹簧6会起到支撑和复位的作用。因为齿条5顶端与压板1底部固定连接，所以齿条5会随着压板1一同做往复运动，齿条5带动第一齿轮16转动，由于第一齿轮16与第二齿轮17固定在同一传动轴上，第二齿轮17与第四齿轮19相啮合，第四齿轮19与第三齿轮18固定在同一传动轴上，第三齿轮18与第五齿轮20相啮合，所以第五齿轮20与第一齿轮16同步转动，带动第三传动轴21转动，并起到二级增速的作用；第三传动轴21通过超越离合器25带动磁铁固定盘8转动，线圈11切割磁感线，从而将机械能转化为电能；与此同时，齿条5带动与之啮合的压电片组15上下振动，从而将机械能转化为电能；所述线圈11和压电片组15分别通过导线与桥式整流电路的输入端相连接，桥式整流电路的输出端通过导线与超级电容或其他储电系统相连接，将由机械能转化的电能储存在超级电容或其他储电系统中。在齿条5上下运动的过程中，固定在齿条导向座13中的复位弹簧26对齿条5起到复位的作用。

Claims

1.一种压电、电磁混合式振动能量发电装置，其特征在于包括压板和设置在压板下方的支撑外壳，所述支撑外壳由底座和架体组成，所述架体的顶部具有通孔，且架体固定在底座上，底座与架体形成腔体，在压板底部与架体顶部之间设置有支撑弹簧，压板能够上、下移动；在支撑外壳内设置有发电机构，发电机构包括齿条，齿条顶端通过架体的通孔与压板相连接，齿条底端设置在齿条导向座内，齿条导向座固定在底座上，在底座与齿条之间的齿条导向座内设置有复位弹簧；齿条与第一齿轮相啮合，第一齿轮与第二齿轮同轴固定在第一传动轴上，第二齿轮与第四齿轮相啮合，第三齿轮与第四齿轮同轴固定在第二传动轴上，第三齿轮与第五齿轮相啮合，第五齿轮固定在第三传动轴上；第三传动轴两端分别连接有结构相同、位置对称的磁电转化机构，磁电转化机构由线圈、具有通孔的线圈固定盘、具有通孔的磁铁固定盘、磁铁和超越离合器组成，线圈固定盘底部固定在底座上，在线圈固定盘内侧和/或外侧表面固定有线圈，在线圈固定盘两侧均设置有磁铁固定盘，具有通孔的磁铁固定盘中间轴通过线圈固定盘的通孔，其两端分别固定在磁铁固定盘的通孔内，第三传动轴通过轴承与磁铁固定盘中间轴的通孔相连接；在磁铁固定盘内侧或外侧表面固定有磁铁，所述磁铁沿圆周均匀分布，每个磁铁固定盘上的磁铁与线圈数目相同，位置对应，且与线圈之间留有距离；在第三传动轴上固定具有超越离合器拨叉的超越离合器内部转子，与超越离合器内部转子和超越离合器拨叉相对应的超越离合器外圈固定在磁铁固定盘中间轴上；在架体内的底座上设置有压电片固定架，在压电片固定架与齿条之间设置有压电片组，压电片组一端固定在压电片固定架上，另一端与齿条相啮合，所述第一、第二及第三传动轴的两端均设置在轴承支撑座上，轴承支撑座固定在底座上。

2.根据权利要求1所述的压电、电磁混合式振动能量发电装置,其特征在于所述压板顶面为弧形面。

3.根据权利要求1所述的压电、电磁混合式振动能量发电装置,其特征在于在所述底座顶部设置有第一凹槽，所述压电片固定架的底部设置在第一凹槽内。

4.根据权利要求1所述的压电、电磁混合式振动能量发电装置,其特征在于在所述压板底部设置有第二凹槽，所述齿条的顶端设置在第二凹槽内。

5.根据权利要求1所述的压电、电磁混合式振动能量发电装置,其特征在于所述架体由一侧侧板和架体其余部分组成，侧板与架体其余部分之间通过螺栓连接。

6.根据权利要求1所述的压电、电磁混合式振动能量发电装置,其特征在于所述压板底部固定具有通孔的外壳，支撑外壳通过通孔设置在外壳内。

7.根据权利要求1所述的压电、电磁混合式振动能量发电装置,其特征在于所述每个磁铁固定盘上的磁铁数目与线圈固定盘上的线圈数目均为六个。

8.根据权利要求1所述的压电、电磁混合式振动能量发电装置,其特征在于所述第二齿轮的分度圆直径大于第四齿轮的分度圆的直径，第三齿轮的分度圆直径大于第五齿轮的分度圆直径。