CN206299523U - 一种浮动阶梯人力发电装置 - Google Patents

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陈学成
张钊
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Abstract

本实用新型公开了一种浮动阶梯人力发电装置,包括浮动阶梯弹性机构、传动系统和发电机,浮动阶梯弹性机构包括阶梯状排列的基座,各基座的上方均设置有可活动的支撑板,基座与支撑板之间设置有若干个弹性件,传动系统安装在基座上,传动系统包括动作放大机构、动作转化机构和传动机构,动作放大机构包括第一连杆和杠杆,第一连杆的顶端与支撑板的底端相铰接,第一连杆的底端与杠杆的一端相铰接,杠杆与基座相铰接,动作转化机构包括第二连杆和曲柄,第二连杆的一端与杠杆相铰接、另一端与曲柄相铰接,曲柄与基座相铰接,所述曲柄通过传动机构与发电机相连。本实用新型结构简单,可将人上下楼梯时的一部分能量转化为电能,既环保又节约能源。

Description

一种浮动阶梯人力发电装置
技术领域
本实用新型涉及一种人力发电装置,尤其涉及一种浮动阶梯人力发电装置。
背景技术
人力发电,是指以人力驱动电磁感应原理的小型发电机的发电方式,或是利用压电效应,以步行或运动时的动能产生电力。现在常见的人力发电装置主要有手摇发电机、人力发电脚踏车、人力发电腕力球、压电地板等。
现在全球面临严峻的气候问题以及能源问题,在这一背景下,如何充分利用现有能源,并减少不可再生能源的消耗成为关注的焦点。人力发电装置的发展会有非常大的空间。现在的人力发电装置主要是手摇式和脚踏式,多应用于健身器材或应急照明设备上。但是,其需要人刻意的去操作发电,而让人在走路的不经意间就能够发电,这方面的研究还比较少,具有广阔的发展空间。当然,现在也出现了一些发电地板、发电瓷砖,甚至是发电鞋等装置,但是其利用压电材料或非常复杂的电磁装置,成本高,结构复杂,又不便于维修,而且其发电效果并不理想。至于现有的一些用在楼梯上的发电装置,其多数是利用鼓风机或水压装置,结构复杂成本高,而且很多仅仅是停留在构想阶段,并未实际去进行设计。
申请号为201010212908.0的专利申请公开了一种楼梯微型发电装置,包括楼梯,在所述楼梯的背面一侧安置一倒齿条,所述倒齿条与齿轮中的齿条吻合,在所述楼梯的背面还固定安置一弹簧,所述齿轮与电流发生器和蓄电池相连,每级楼梯分成五块,在每块下安置倒齿条和齿轮,该楼梯微型发电装置利用倒齿带动发电机组的转子,通过各种齿轮齿牙的多少变换,把发电机组转子的转速提到快速运转,最终达到能发出电来。所述的楼梯微型发电装置虽然能够发电,但是其制作成本较高,且其依赖倒齿条与齿轮的啮合传动带动齿轮转动,摩擦阻力大,长时间使用后容易造成齿轮齿条等的磨损,降低其使用寿命。
由此可见,现有技术有待于进一步的改进和提高。
实用新型内容
本实用新型为避免上述现有技术存在的不足之处,提供了一种浮动阶梯人力发电装置,该发电装置结构简单,可将人上下楼梯时的一部分能量转化为电能,既环保又节约能源。
本实用新型所采用的技术方案为:
一种浮动阶梯人力发电装置,包括浮动阶梯弹性机构、传动系统和发电机,浮动阶梯弹性机构包括阶梯状排列的基座,各基座的上方均设置有可活动的支撑板,基座与支撑板之间设置有若干个弹性件,传动系统安装在基座上,传动系统包括动作放大机构、动作转化机构和传动机构,动作放大机构包括第一连杆和杠杆,第一连杆竖向放置,第一连杆的顶端与支撑板的底端相铰接,第一连杆的底端与杠杆的一端相铰接,杠杆与基座相铰接,动作转化机构包括第二连杆和曲柄,第二连杆的一端与杠杆相铰接、另一端与曲柄相铰接,曲柄与基座相铰接,所述曲柄通过传动机构与发电机相连。
所述传动机构包括曲柄轴、飞轮、第一传动轴、第一齿轮、第二齿轮、第二传动轴、第三齿轮、第四齿轮和第三传动轴,曲柄轴安装在所述曲柄上,飞轮套置在曲柄轴上,第一传动轴与曲柄轴相连,第一齿轮套置在第一传动轴上,第一齿轮与第二齿轮相互啮合,第二齿轮与第三齿轮均套置在第二传动轴上,第三齿轮与第四齿轮相啮合,第四齿轮套置在第三传动轴上,第三传动轴与发电机的输入轴相连。
所述第二齿轮的齿数小于第一齿轮的齿数,第四齿轮的齿数小于第三齿轮的齿数。
所述杠杆和第二连杆配合形成V型结构。
所述基座上开设有用于安装传动系统的安装槽。
所述传动系统还包括支承座,所述支承座设置在安装槽内,所述动作放大机构、动作转化机构和传动机构均安装在支承座上。
所述支承座包括底板、竖板和电机安装板,竖板和电机安装板均与底板相连,且竖板和电机安装板相互平行,所述动作放大机构和动作转化机构位于竖板的一侧,传动机构位于竖板和电机安装板之间。
所述支撑板的底端面上设置有若干个用于对弹性件的伸缩进行导向的芯轴,基座上开设有若干个用于容纳弹性件的容置槽,且各容置槽的下方均开设有与芯轴位置相对的轴孔。
所述弹性件为弹簧。
由于采用了上述技术方案,本实用新型所取得的有益效果为:
本实用新型结构简单,易于安装维修,制作成本较低,人在上下楼梯的过程中,利用本实用新型中的发电装置即可发电,既环保,又节约能源。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图。
图2为本实用新型的侧视图。
图3为本实用新型中传动系统的轴测图。
图4为本实用新型中传统系统的正视图。
图5为本实用新型中传动系统的侧视图。
图6为本实用新型中传动系统的后视图。
图7为图5的A-A向剖视图。
图8为本实用新型中基座的轴测图。
图9为本实用新型中支撑板的轴测图。
图10为本实用新型中动作放大机构和动作转化的结构简图。
图11为本实用新型中动作放大机构的结构简图。
图12为本实用新型中动作转化机构的结构简图。
其中,
1、基座 2、支撑板 3、弹簧 4、容置槽 5、轴孔 6、安装槽 7、芯轴 8、支撑座 81、底板 82、竖板 83、电机安装板 9、第一连杆 10、杠杆 11、第二连杆 12、曲柄 13、发电机 14、飞轮 15、第一齿轮 16、第二齿轮 17、第三齿轮 18、第四齿轮 19、第一传动轴 20、第二传动轴 21、第三传动轴
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步的详细说明,但本实用新型并不限于这些实施例。
如图1至图12所示,一种浮动阶梯人力发电装置,包括浮动阶梯弹性机构、传动系统和发电机13。为能清楚的示意出该发电装置的各部分结构,部分附图中的不可见的部分用虚线表示。
所述浮动阶梯弹性机构包括阶梯状排列的基座1。所述基座1是利用混凝土楼梯的台阶做成的。各基座1的上方均活动设置有可活动的支撑板2,基座1与支撑板2之间设置有若干个弹簧3。所述支撑板2的底端面上设置有若干个用于对弹簧3的伸缩进行导向的芯轴7,基座1上开设有若干个用于容纳弹簧3的容置槽4,且各容置槽4的下方均开设有与芯轴7位置相对的轴孔5。弹簧3套置在芯轴7上,支撑板2设置在基座1上方后,芯轴7插入与之位置相对的轴孔5内。当人踩在支撑板2上时,弹簧3被压缩,当人离开支撑板2时,弹簧3恢复原状,通过弹簧3的压缩与恢复来实现支撑板2的上下浮动。
如图1至图9所示,所述传动系统安装在基座1上,所述基座1上开设有用于安装传动系统的安装槽6。传动系统包括动作放大机构、动作转化机构和传动机构。所述传动系统还包括支承座8,所述支承座8设置在安装槽6内,所述动作放大机构、动作转化机构和传动机构均安装在支承座8上。所述支承座8包括底板81、竖板82和电机安装板83,竖板82和电机安装板83均与底板81相连,且竖板82和电机安装板83相互平行,所述动作放大机构和动作转化机构位于竖板82的一侧,传动机构位于竖板82和电机安装板83之间。
如图2、图3、图5、及图6所示,所述动作放大机构包括第一连杆9和杠杆10,第一连杆9竖向放置,第一连杆9的顶端与支撑板2的底端相铰接,第一连杆9的底端与杠杆10的一端相铰接,杠杆10与基座1相铰接。动作转化机构包括第二连杆11和曲柄12,第二连杆11的一端与杠杆10相铰接、另一端与曲柄12相铰接。所述杠杆10和第二连杆11配合形成V型结构。曲柄12与基座1相铰接,所述曲柄12通过传动机构与发电机13相连。
如图10所示,所述支撑板2、第一连杆9、杠杆10、第二连杆11和曲柄12共同配合形成一个平面连杆机构,共有六个转动副和一个移动副,自由度为1。为表示方便,绘制如图11所示的简化示意图,所述支撑板2、第一连杆9和杠杆10三个活动构件共同配合形成一个曲柄滑块机构,其可以将支撑板2的上下浮动转化为杠杆10的摆动并将摆动的动作放大。为表示方便,绘制如图12所示的简化示意图,所述杠杆10、第二连杆11和曲柄12共同配合形成一个曲柄摇杆机构,其可以将杠杆10的摆动转化为下述曲柄轴的转动。曲柄12的曲柄轴上安装下述飞轮14,可借助飞轮14的惯性穿过死点,使曲柄轴能够单向连续转动。
如图7所示,所述传动机构包括曲柄轴、飞轮14、第一传动轴19、第一齿轮15、第二齿轮16、第二传动轴20、第三齿轮17、第四齿轮18和第三传动轴21,曲柄轴安装在所述曲柄12上,飞轮14套置在曲柄轴上,第一传动轴19与曲柄轴相连,第一齿轮15套置在第一传动轴19上,第一齿轮15与第二齿轮16相互啮合,第二齿轮16与第三齿轮17均套置在第二传动轴20上,第三齿轮17与第四齿轮18相啮合,第四齿轮18套置在第三传动轴21上,第三传动轴21与发电机13的输入轴相连。所述第二齿轮16的齿数小于第一齿轮15的齿数,第四齿轮18的齿数小于第三齿轮17的齿数。所述传动机构采用齿轮传动,对曲柄轴的转动进行增速并传递到发电机13的输入轴,带动发电机13进行发电。
本实用新型中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
此外,术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型的精神所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种浮动阶梯人力发电装置,其特征在于,包括浮动阶梯弹性机构、传动系统和发电机,浮动阶梯弹性机构包括阶梯状排列的基座,各基座的上方均设置有可活动的支撑板,基座与支撑板之间设置有若干个弹性件,传动系统安装在基座上,传动系统包括动作放大机构、动作转化机构和传动机构,动作放大机构包括第一连杆和杠杆,第一连杆竖向放置,第一连杆的顶端与支撑板的底端相铰接,第一连杆的底端与杠杆的一端相铰接,杠杆与基座相铰接,动作转化机构包括第二连杆和曲柄,第二连杆的一端与杠杆相铰接、另一端与曲柄相铰接,曲柄与基座相铰接,所述曲柄通过传动机构与发电机相连。
2.根据权利要求1所述的一种浮动阶梯人力发电装置,其特征在于,所述传动机构包括曲柄轴、飞轮、第一传动轴、第一齿轮、第二齿轮、第二传动轴、第三齿轮、第四齿轮和第三传动轴,曲柄轴安装在所述曲柄上,飞轮套置在曲柄轴上,第一传动轴与曲柄轴相连,第一齿轮套置在第一传动轴上,第一齿轮与第二齿轮相互啮合,第二齿轮与第三齿轮均套置在第二传动轴上,第三齿轮与第四齿轮相啮合,第四齿轮套置在第三传动轴上,第三传动轴与发电机的输入轴相连。
3.根据权利要求2所述的一种浮动阶梯人力发电装置,其特征在于,所述第二齿轮的齿数小于第一齿轮的齿数,第四齿轮的齿数小于第三齿轮的齿数。
4.根据权利要求1所述的一种浮动阶梯人力发电装置,其特征在于,所述杠杆和第二连杆配合形成V型结构。
5.根据权利要求1所述的一种浮动阶梯人力发电装置,其特征在于,所述基座上开设有用于安装传动系统的安装槽。
6.根据权利要求5所述的一种浮动阶梯人力发电装置,其特征在于,所述传动系统还包括支承座,所述支承座设置在安装槽内,所述动作放大机构、动作转化机构和传动机构均安装在支承座上。
7.根据权利要求6所述的一种浮动阶梯人力发电装置,其特征在于,所述支承座包括底板、竖板和电机安装板,竖板和电机安装板均与底板相连,且竖板和电机安装板相互平行,所述动作放大机构和动作转化机构位于竖板的一侧,传动机构位于竖板和电机安装板之间。
8.根据权利要求1所述的一种浮动阶梯人力发电装置,其特征在于,所述支撑板的底端面上设置有若干个用于对弹性件的伸缩进行导向的芯轴,基座上开设有若干个用于容纳弹性件的容置槽,且各容置槽的下方均开设有与芯轴位置相对的轴孔。
9.根据权利要求1至8任一项权利要求所述的一种浮动阶梯人力发电装置,其特征在于,所述弹性件为弹簧。
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CN107246363A (zh) * 2017-07-27 2017-10-13 江苏大学 一种基于摩擦发电原理的楼梯发电装置

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