KR101565730B1 - 도로용 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차의 왕래가 빈번한 도로(道路)의 노면에 설치하여 도로를 주행하는 차량의 운동에너지를 이용하여 환경친화적이면서 안정적으로 전기에너지(전력)를 얻을 수 있고, 과속방지턱을 겸하도록 구성하여 전기에너지를 보다 효율적으로 생산할 수 있도록 하는 도로용 발전장치를 제공한다. 또한, 생산된 전기에너지는 각종 부하(負荷)에 사용하도록 하고, 여분의(남는) 전기에너지는 필요한 지역으로 송전시켜 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 도로용 발전장치를 제공한다. 본 발명은 자동차의 주행에 따라 하중을 받아 상하로 승강하는 승강부재(10)와, 상기 승강부재(10)의 하측에 설치되어 상기 승강부재(10)에 의해 승강운동하여 동력을 전달하기 위한 동력전달부(20)와, 상기 동력전달부(20)와 연결되어 전기를 발전하기 위한 발전부(30)로 구성됨에 있어서, 상기 동력전달부(20)는 상기 승강부재(10)의 하측에 설치되어 상기 승강부재(10)에 의해 승강운동하는 랙기어(21)와; 상기 랙기어(21)와 치합되는 제1피니언기어(22)와; 상기 제1피니언기어(22)의 회전축(23)에 설치되고, 상기 제1피니언기어(22)와 대응되는 기어비를 갖는 제2피니언기어(24)와; 상기 제2피니언기어(24)의 기어비에 비해 작은 기어비를 갖고, 상기 제2피니언기어(24)의 하측에서 상기 제2피니언기어(24)와 치합되는 제3피니언기어(25)와; 상기 랙기어(21)의 하측에 설치되어 상기 랙기어(21)를 탄성 지지하기 위한 탄성체(26)로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

도로용 발전장치{ELECTRIC GENERATING APPARATUS ON THE ROAD}
본 발명은 도로용 발전장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 자동차의 왕래가 빈번한 도로(道路)의 노면에 설치하여 도로를 주행하는 차량의 운동에너지를 이용하여 환경친화적이면서 안정적으로 전기에너지(전력)를 얻을 수 있고, 과속방지턱을 겸하도록 구성하여 전기에너지를 보다 효율적으로 생산할 수 있도록 하는 도로용 발전장치에 관한 것이다.
또한, 생산된 전기에너지는 각종 부하(負荷)에 사용하도록 하고, 여분의(남는) 전기에너지는 필요한 지역으로 송전시켜 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 도로용 발전장치에 관한 것이다.
최근 세계적으로 에너지 고갈의 현실에 직면하여 새로운 대체에너지의 개발과 에너지 순환시 효과적인 에너지 보존을 위한 다양한 방식과 장치가 활발하게 개발되고 있는 실정이다. 예컨대, 대표적으로 중점 개발되고 있는 대체 에너지로 태양광을 이용한 전압발생장치가 개발되었으며, 이는 태양광을 직접 수광하는 태양전지를 구성하고, 그 태양전지로부터 발생되는 전압을 균일하게 유지해주는 정전압 회로를 매개로하여 축전지에 상기 태양전지로부터의 전압을 충전시켜 필요시 보조전원으로 사용할 수 있게 한다.
하지만, 상기 태양전지를 이용한 전력 생산은 낮은 효율과 광량에 따라 발전량이 큰 차이가 생기고 밤에는 생산하지 못하는 단점이 있어 한 국가의 주 에너지원으로서 역할은 할 수 없고 다만 보조적이거나 시험적인 에너지원이 될 수밖에 없다.
또한, 조력과 풍력, 수력발전으로 인한 에너지 생성장치는 자연조건이 적합한 지역에서만 보조전원으로 사용하는 것이 가능한 에너지이며, 그로 인한 발생전압 또한 기대치에 미치지 못하거나 주변환경에 따른 제약을 많이 받고, 초기시설투자 비용이 막대하여 일반적이라고 할 수 없다.
이에 따라 대체 에너지원으로 에너지의 재활용에 대한 관심이 증가하고 있으며, 세계적으로 산업화가 진행됨에 따라 자동차 문화가 정착되어 운행되는 자동차의 대수가 기하급수적으로 증대되면서 이러한 자동차를 이용한 에너지 재활용 시스템이 요구되고 있는 실정이다.
자동차가 주행하는 도로에는 자동차의 운행에 따른 진동력이 상당히 공급되고 있으며, 자동차 운행에 소비되는 에너지를 고려한다면 도로에 가해지는 진동력은 상당한 에너지를 제공하고 있다. 그러나, 이러한 진동 에너지를 활용하지 못하고, 그대로 낭비하고 있는 실정이며, 상기 진동 에너지를 재활용하기 위해 다양한 기술이 개발되고 있다.
이러한 진동 에너지를 재활용하기 위하여 도로상의 과속방지턱을 넘어가는 차량의 중량 및 운동에너지를 이용하여 발전하기 위한 종래의 발전시스템이 개시되어 있다.
예를 들면, 등록실용신안공보 제20-0353304호의 "도로용 과속방지턱"은 과속방지턱의 내측면에 세로방향으로 형성된 가이드홈을 갖추고 상방으로 개구된 공간부를 이루며, 도로에 매설되는 지지함을 구비하고, 그 내부에는 상하이동에 따라 일방향으로 회전되는 크랭크암과, 크랭크축 및 플라이휠 등을 구비하고, 과속방지턱의 상하운동에 따라서 전기를 생성하는 발전기와 충전기를 구비한 구조이다.
그러나 이와 같은 종래의 기술은 지지함의 내부 구조가 복잡하고, 하나의 과속방지턱을 이용하여 발전하게 되므로 발전 용량이 작아서 실용화되기 곤란하다.
특허문헌 1 : 국내등록실용신안공보 등록번호 제20-0353304호의 "도로용 과속방지턱"
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 자동차의 왕래가 빈번한 도로(道路)의 노면에 설치하여 도로를 주행하는 차량의 운동에너지를 이용하여 환경친화적이면서 안정적으로 전기에너지(전력)를 얻을 수 있고, 과속방지턱을 겸하도록 구성하여 전기에너지를 보다 효율적으로 생산할 수 있도록 하는 새로운 형태의 도로용 발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 생산된 전기에너지는 각종 부하(負荷)에 사용하도록 하고, 여분의(남는) 전기에너지는 필요한 지역으로 송전시켜 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 도로용 새로운 형태의 도로용 발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 자동차의 주행에 따라 하중을 받아 상하로 승강하는 승강부재(10)와, 상기 승강부재(10)의 하측에 설치되어 상기 승강부재(10)에 의해 승강운동하여 동력을 전달하기 위한 동력전달부(20)와, 상기 동력전달부(20)와 연결되어 전기를 발전하기 위한 발전부(30)로 구성됨에 있어서, 상기 동력전달부(20)는 상기 승강부재(10)의 하측에 설치되어 상기 승강부재(10)에 의해 승강운동하는 랙기어(21)와; 상기 랙기어(21)와 치합되는 제1피니언기어(22)와; 상기 제1피니언기어(22)의 회전축(23)에 설치되고, 상기 제1피니언기어(22)와 대응되는 기어비를 갖는 제2피니언기어(24)와; 상기 제2피니언기어(24)의 기어비에 비해 작은 기어비를 갖고, 상기 제2피니언기어(24)의 하측에서 상기 제2피니언기어(24)와 치합되는 제3피니언기어(25)와; 상기 랙기어(21)의 하측에 설치되어 상기 랙기어(21)를 탄성 지지하기 위한 탄성체(26)로 구성됨을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 도로용 발전장치에서 상기 제1피니언기어(22)는 원웨이 베어링(27)이 구비되어 상기 회전축(23) 상에서 회전되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 도로용 발전장치에서 상기 승강부재(10)는 일측이 도로를 가로질러서 형성된 회동축(11) 상에 회동가능하도록 형성되고, 도로로부터 경사 돌출하도록 지지되는 발판(12)과; 상기 발판(12)의 하측에 설치된 고정판(13)을 관통하고, 상기 발판(12)의 타측에 의해 누름되어 상하로 이동가능하게 형성되는 누름봉(14)과; 상기 고정판(13)의 하측에 설치되고, 하측으로 돌출되며, 회동축(15)을 갖는 돌출구(16)와; 상기 돌출구(16)에 형성된 회동축(15) 상에서 상기 누름봉(14)에 의해 회동되어 상기 동력전달부(20)의 랙기어(21)를 승강시키기 위한 누름판(17)으로 구성됨을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 도로용 발전장치에서 상기 동력전달부(20)의 탄성체(26)의 하측에 위치되고, 상기 승강부재(10), 동력전달부(20) 중 적어도 어느 하나 이상이 파손되거나 동작을 멈췄을 경우 전체 동작을 멈추도록 하기 위한 멈춤부재(40)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 도로용 발전장치에서 상기 멈춤부재(40)는 유압 또는 공압을 공급하기 위한 공급장치(43)와; 상기 공급장치(43)로부터 유압 및 공압을 공급받아 동작하는 실린더(44)와; 상기 실린더(44)와 접속되고, 상기 동력전달부(20)의 탄성체(26) 하측에 위치되는 받침구(45)로 구성됨을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 도로용 발전장치에 의하면, 자동차의 왕래가 빈번한 도로(道路)의 노면에 설치하여 도로를 주행하는 차량의 운동에너지를 이용하여 환경친화적이면서 안정적으로 전기에너지(전력)를 얻을 수 있고, 과속방지턱을 겸하도록 구성하여 전기에너지를 보다 효율적으로 생산할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 생산된 전기에너지는 각종 부하(負荷)에 사용하도록 하고, 여분의(남는) 전기에너지는 필요한 지역으로 송전시켜 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도로용 발전장치의 측면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도로용 발전장치의 정면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도로용 발전장치에서 동력전달부를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도로용 발전장치가 설치된 상태의 측면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도로용 발전장치가 설치된 상태의 평면도,
도 6은 도 5에서 동력전달부와 발전부 사이의 확대도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 6에 의거하여 상세히 설명하며, 도 1 내지 도 6에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편, 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
도 1 내지 도 6을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도로용 발전장치는 자동차의 주행에 따라 하중을 받아 상하로 승강하는 승강부재(10)와, 승강부재(10)의 하측에 설치되어 승강부재(10)에 의해 승강운동하여 동력을 전달하기 위한 동력전달부(20)와, 동력전달부(20)와 연결되어 전기를 발전하기 위한 발전부(30)를 포함하여 이루어진다.
승강부재(10)는 도로상에 설치되어 도로를 주행하는 자동차의 하중을 받아 승강하는 것으로, 일측이 도로를 가로질러서 형성된 회동축(11) 상에 회동가능하도록 형성되고, 도로로부터 경사 돌출하도록 지지되는 발판(12)과, 발판(12)의 하측에 설치된 고정판(13)을 관통하고, 발판(12)의 타측에 의해 누름되어 상하로 이동가능하게 형성되는 누름봉(14)과, 고정판(13)의 하측에 설치되고, 하측으로 돌출되며, 회동축(15)을 갖는 돌출구(16)와, 돌출구(16)에 형성된 회동축(15) 상에서 누름봉(14)에 의해 회동되어 후술하는 동력전달부(20)의 랙기어(21)를 승강시키기 위한 누름판(17)을 포함하여 이루어진다. 이때, 발판(12)이 도로로부터 경사 돌출하도록 형성시 자동차의 주행 방향 즉, 진입 방향이 낮도록 형성되어 진다.
이와 같이 누름봉(14)이 발판(12)의 타측에 의해 눌러지고, 누름판(17)을 누르도록 구성함으로써 누름판(17)이 회동축(15) 상에서 회동하기 때문에 누름판(17)이 후술하는 동력전달부(20)의 랙기어(21)를 누를시 유격이 크고, 그에 따른 압력이 증가하게 되는 이점이 있다.
또한, 발판(12)을 자동차의 진입 방향이 낮도록 경사지게 형성함으로써 자동차는 안정적으로 발판(12)에 진입할 수 있고, 경사짐으로써 자동차를 운전하는 운전자는 진입시 천천히 진입하게 되므로 방지턱의 효과도 불러일으키게 되는 효과가 있다.
동력전달부(20)는 승강부재(10)의 하측에 설치되어 승강부재(10)에 의해 승강운동을 하여 동력을 전달하기 위한 것으로, 박스형상으로 이루어진 기어박스(29)의 내부에 랙기어(21), 제1피니언기어(22), 제2피니언기어(24), 제3피니언기어(25) 및 탄성체(26)가 구비되어 진다. 이때, 기어박스(29)를 관통하여 제1피니언기어(22)와 제2피니언기어(24)가 회전되는 회전축(23)이 형성되고, 그 하측에 제3피니언기어(25)가 회전되는 회전축(28)이 형성되어 진다.
랙기어(21)는 승강부재(10)의 누름판(17)에 의해 승강운동하는 것으로, 기어박스(29)의 상측을 관통하여 승강부재(10)의 누름판(17)에 의해 승강운동하게 된다.
제1피니언기어(22)는 랙기어(21)와 치합되고, 제2피니언기어(24)는 제1피니언기어(22)의 회전축(23)에 설치되고, 제1피니언기어(22)와 대응되는 기어비를 갖는다. 이때, 제1피니언기어는 원웨이 베어링(27)이 구비되어 회전축(23) 상에서 회전하게 된다.
이와 같이 제1피니언기어(22)에 원웨이 베어링(27)을 구비하는 것은 랙기어(21)가 누름판(17)에 의해 하측으로 이동시 정회전하도록 하고, 상측으로 복귀시 역회전되지 않도록 하여 랙기어(21)의 승강운동에 지장을 주지 않도록 하기 위함이다.
제3피니언기어(25)는 제2피니언기어(24)의 기어비에 비해 작은 기어비를 갖고, 제2피니언기어(24)의 하측에서 제2피니언기어(24)와 치합된다.
이와 같이 제3피니언기어(25)를 제2피니언기어(24)의 기어비에 비해 작은 기어비를 갖도록 형성함으로써 발전이 용이한 증가된 회전수를 얻을 수 있다.
탄성체(26)는 랙기어(21)의 하측에 설치되어 랙기어(21)를 탄성 지지하기 위한 것으로, 랙기어(21)를 상측으로 복귀시키는 역할을 한다.
이와 같은 탄성체(26)는 바람직하게는 스프링으로 구성되어 진다.
이와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도로용 발전장치에서 동력전달부(20)를 기어박스(29)의 내부에 랙기어(21), 제1피니언기어(22), 제2피니언기어(24), 제3피니언기어(25) 및 탄성체(26)로 구성함으로써 기어박스(29) 내부의 랙기어(21), 제1피니언기어(22), 제2피니언기어(24), 제3피니언기어(25) 및 탄성체(26)를 안전하게 보호할 수 있고, 제1피니언기어(22), 제2피니언기어(24), 제3피니언기어(25)의 동력전달이 순차적으로 증가되기 때문에 전기에너지를 보다 효율적으로 생산할 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명의 도면에는 도시하지 않았지만, 동력전달부(20)의 일측 즉, 제1피니언기어(22) 및 제3피니언기어(25)의 회전축(23, 28)의 일측에는 전기에너지의 생산성이 더욱 향상시키기 위해 플라이 휠이 설치될 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도로용 발전장치에서 동력전달부(20)는 탄성체(26)의 하측에 승강부재(10), 랙기어(21), 제1피니언기어(22), 제2피니언기어(24), 제3피니언기어(25) 및 탄성체(26) 중 적어도 어느 하나 이상이 파손되거나 동작을 안할 시 전체 동작을 멈추도록 하기 위한 멈춤부재(40)를 포함하여 이루어진다.
멈춤부재(40)는 유압 또는 공압을 공급하기 위한 공급장치(43)와, 공급장치(43)로부터 유압 및 공압을 받아 동작하는 실린더(44)와, 실린더(44)와 접속되고, 탄성체(26)의 하측에 위치되는 받침구(45)로 이루어진다.
이와 같은 멈춤부재(40)는 승강부재(10), 랙기어(21), 제1피니언기어(22), 제2피니언기어(24), 제3피니언기어(25) 및 탄성체(26) 중 어느 하나가 파손되거나 동작을 안할 시 공급장치(43)가 동작하여 실린더(44)에 의해 탄성체(26)의 하측에 위치된 받침구(45)를 당겨져 탄성체(26)가 하측으로 이동하게 하고, 탄성체(26)가 하측으로 이동됨으로써 랙기어(21), 누름판(17), 누름봉(14) 및 발판(12)이 하측으로 이동하게 된다. 이때, 멈춤부재(40)에 의해 전체 동작이 멈추게 되면 승강부재(10)의 발판(12)은 도로와 평편하게 이루어지게 되어 자동차의 주행에는 방해를 주지 않게 한다.
발전부(30)는 동력전달부(20)와 연결되어 전기를 발전하기 위한 것으로, 제3피니언기어(25)의 회전축과 다수개의 기어(41, 42)로 연결되어 진다.
이와 같이 발전부(30)에서 발전된 전기는 축전기에 저장되어 가로등이나, 신호등, 교통안전표시등, 전광판등으로 공급되어 사용되거나, 여분의(남는) 전기에너지는 필요한 지역으로 송전시켜 효율적으로 사용할 수 있을 것이다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도로용 발전장치는 도로상에 설치되어 자동차의 주행에 따란 자동차의 하중을 통해 전기에너지를 효율적으로 생산하기 위한 것으로, 도 1에서 보는 바와 같이 다수 개가 배열되어 설치되어 사용된다. 이는 하나로 설치되는 것에 비해 전기에너지를 보다 더 효율적으로 생산하기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도로용 발전장치의 동작 상태를 설명하면, 자동차가 주행하면서 발판(12)에 압력을 가하게 된다. 이후, 발판(12)은 회동축(11)에 의해 회동하면서 발판(12)의 타측은 누름봉(14)을 누르게 되고, 누름봉(14)은 누름판(17)을 누르게 된다. 이 누름판(17)은 랙기어(21)를 하강시키게 되고, 하강되는 랙기어(21)에 의해 제1피니언기어(22)는 회전하며, 제1피니언기어(22)의 회전과 동시에 제2피니언기어(24)도 회전하게 된다. 그리고, 제2피니언기어(24)와 치합된 제3피니언기어(25)가 회전하면서 동력이 증가되어 진다. 한편, 랙기어(21)는 탄성체(26)에 의해 복귀하게 되는데 이때는 제1피니언기어(22)에 형성된 원웨이 베어링(27)에 의해 제1피니언기어(22)는 간섭을 받지 않고, 랙기어(21)만 상측으로 이동할 수 있게 된다. 다시 돌아와서, 제3피니언기어(25)에 의해 증가된 동력에너지는 발전부(30)에 의해 전기가 발전되어지고, 발전된 전기는 가로등이나, 신호등, 교통안전표시등, 전광판등으로 공급되어 사용되거나, 여분의(남는) 전기에너지는 필요한 지역으로 송전시켜 효율적으로 사용할 수 있을 것이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 도로용 발전장치에 의하면, 자동차의 왕래가 빈번한 도로(道路)의 노면에 설치하여 도로를 주행하는 차량의 운동에너지를 이용하여 환경친화적이면서 안정적으로 전기에너지(전력)를 얻을 수 있고, 과속방지턱을 겸하도록 구성하여 전기에너지를 보다 효율적으로 생산할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 생산된 전기에너지는 각종 부하(負荷)에 사용하도록 하고, 여분의(남는) 전기에너지는 필요한 지역으로 송전시켜 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도로용 발전장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10 : 승강부재 11, 15 : 회동축
12 : 발판 13 : 고정판
14 : 누름봉 16 : 돌출구
17 : 누름판 20 : 동력전달부
21 : 랙기어 22 : 제1피니언기어
23, 28 : 회전축 24 : 제2피니언기어
25 : 제3피니언기어 26 : 탄성체
27 : 원웨이 베어링 30 : 발전부
40 : 멈춤부재 43 : 공급장치
44 : 실린더 45 : 받침구

Claims (5)

  1. 자동차의 주행에 따라 하중을 받아 상하로 승강하는 승강부재(10)와, 상기 승강부재(10)의 하측에 설치되어 상기 승강부재(10)에 의해 승강운동하는 랙기어(21)와; 상기 랙기어(21)와 치합되는 제1피니언기어(22)와; 상기 제1피니언기어(22)의 회전축(23)에 설치되고, 상기 제1피니언기어(22)와 대응되는 기어비를 갖는 제2피니언기어(24)와; 상기 제2피니언기어(24)의 기어비에 비해 작은 기어비를 갖고, 상기 제2피니언기어(24)의 하측에서 상기 제2피니언기어(24)와 치합되는 제3피니언기어(25)와; 상기 랙기어(21)의 하측에 설치되어 상기 랙기어(21)를 탄성 지지하기 위한 탄성체(26)로 구성된 동력전달부(20)와 상기 동력전달부(20)와 연결되어 전기를 발전하기 위한 발전부(30)로 구성된 것에 있어서, 상기 동력전달부(20)의 탄성체(26)의 하측에 위치되고, 상기 승강부재(10), 동력전달부(20) 중 적어도 어느 하나 이상이 파손되거나 동작을 멈췄을 경우 전체 동작을 멈추도록 하기 위한 멈춤부재(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로용 발전장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    멈춤부재(40)는 유압 또는 공압을 공급하기 위한 공급장치(43)와; 상기 공급장치(43)로부터 유압 및 공압을 공급받아 동작하는 실린더(44)와; 상기 실린더(44)와 접속되고, 상기 동력전달부(20)의 탄성체(26) 하측에 위치되는 받침구(45)로 구성됨을 특징으로 하는 도로용 발전장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107218186A (zh) * 2017-05-11 2017-09-29 西南交通大学 一种基于道路减速的能量收集器
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