WO2019218375A1 - 减速带发电组 - Google Patents
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Abstract
减速带发电组，涉及新能源技术领域，包括地上部分和地下部分；地上部分包括固定块和动作块，固定块的底端位于地面之上，固定块的顶端为弧面，且固定块的顶端中心设有开槽，动作块位于开槽内，动作块和固定块之间设有多个塔簧；地下部分包括地下保护外壳和位于地下保护外壳内的防倾传动机构和多个发电模块；地下保护外壳位于地下，且地下保护外壳与固定块的底端固定连接；防倾传动机构包括两个防倾传动杆和多个连接杆，动作块的底端设有多个防倾支座，多个连接杆中的每个连接杆对应一个防倾支座，多个发电模块中的每个多个发电模块均对应一个连接杆，固定块上开槽的底部表面设有多个通孔，多个防倾支座中的每个防倾支座对应一个通孔。
Description
本发明涉及新能源技术领域，特别涉及一种减速带发电组。
能源亦称能量资源或能源资源，是国民经济的重要物质基础，未来国家命运取决于能源的掌控。能源的开发和有效利用程度以及人均消费量是生产技术和生活水平的重要标志。2017年世界能源的结构及展望目前全球一次能源消费中，石油占32.9％，天然气占一次能源消费的23.8％、煤炭占29.2％、核能占4.4％、水电占6.8％。可再生能源在全球能源消费中的比重为2.8％，其中占比最大的是风能(52.2％)。由此可见，长期以来，各个国家基本上均是以火电为主，火电厂与火电煤矿可谓是唇齿相依，但大量燃烧煤炭对环境造成了严重的污染，尤其是日益增长的PM2.5，对人类的健康产生了不可恢复的伤害。除火力发电之外还有水利发电，虽然水利发电有着种种的优势，比如运行成本低、无污染以及可再生有助于社会经济综合效益与资源利用率的提高，通常水电开发会将不利的影响带给生态环境，即便是借助于水流人工改造所建造成的水库，虽然有着令人心旷神怡的湖面景观，而且绝大部分已经成为度假旅游的圣地，然而，大型水库仍然会产生极大的影响对周围局部气候，同时还会有地质灾害产生。比如，在较为陡峭的黄土类岸坡，因水的不断浸泡，非常容易有大范围的严重坍塌发生，对耕地以及居民均构成了严重的威胁。
因此，新能源开发有可能成为未来最重要的经济增长引擎，成为最有创造就业和财富能力的新经济支柱。低碳环保，节能减排的新能源的开发势在必行。随着私家车辆的增多，地下停车场的数量也随之增多，为了更好的控制汽车在地下停车场的速度，每个地下停车场都会设有多个减速带。汽车通过减速带，会对减速带产生一定的压力，同时减速带也会对汽车产生相应的阻力，从而达到降速的作用。利用减速带装置上，用于收集因颠簸，振动而产生的动能，将其转化为电能并储存起来，也是一种新能源的方式。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种减速带发电组，主要置于减速带装置上，将颠簸、振动而产生的动能转化为电能并储存起来，将无用的机械能转换为电能，是一种新能源方式。
本发明涉及的一种减速带发电组，包括地上部分和地下部分；地上部分包括固定块和动 作块，固定块的底端位于地面之上，固定块的顶端为弧面，且固定块的顶端中心设有开槽，动作块位于开槽内，动作块和固定块之间设有多个塔簧；
地下部分包括地下保护外壳和位于地下保护外壳内的防倾传动机构和多个发电模块；地下保护外壳位于地下，且地下保护外壳与固定块的底端固定连接；
防倾传动机构包括两个防倾传动杆和多个连接杆，动作块的底端设有多个防倾支座，多个连接杆中的每个连接杆对应一个防倾支座，多个发电模块中的每个发电模块均对应一个连接杆，固定块上开槽的底部表面设有多个通孔，多个防倾支座中的每个防倾支座对应一个通孔；
每个防倾支座均穿过其对应的通孔伸入至地下保护外壳内，每个防倾支座上均设有两个支座连接块，每个连接杆的两端均分别与其对应的防倾支座上的两个支座连接块相连，两个防倾传动杆依次穿过每个防倾支座上的两个支座连接块，且两个防倾传动杆以其穿过的每个防倾支座上的连接杆为中心对称布置；
每个连接杆与其对应的发电模块连接。
两个防倾传动杆中的每个防倾传动杆上均设有多个防倾杆支撑臂，多个防倾杆支撑臂沿防倾传动杆的轴向均布，多个防倾杆支撑臂中的每个防倾杆支撑臂的一端均与固定块的底端转动连接，每个防倾杆支撑臂的另一端均与防倾传动杆转动连接。
所述每个发电模块均包括外壳、外壳上盖、齿条组、多个小齿轮和多个增速发电机，外壳上盖位于外壳的顶部，外壳底端的外表面与所述地下保护外壳底面贴合；
外壳底端的内表面设有支脚，支脚顶部固定连接有导向块，导向块上设有方形通孔，齿条组为一端有连接孔的方形杆，连接孔套装在其所在发电模块对应的连接杆上，齿条组的另一端穿过导向块上的方形通孔，且齿条组能够在导向块上的方形通孔内滑动，齿条组方形杆四个侧壁中的每一个侧壁上均设有齿条；
多个小齿轮均布在齿条组的方形杆四个侧壁上，多个小齿轮中的每个小齿轮均与其所在齿条组侧壁上的齿条啮合连接，每个小齿轮均对应一个增速发电机，每个小齿轮均与其对应的增速发电机的输入轴驱动连接，每个增速发电机均固定在外壳上，每个增速发电机的输出端产生的电流通过线路传输至外部使用。
所述每个防倾传动杆与所述支座连接块的连接处均设有弹簧，所述每个防倾支座上的两个支座连接块上均设有与所述两个防倾传动杆对应的通孔，所述两个防倾传动杆穿过其对应的支座连接块上的通孔；
弹簧位于所述支座连接块上的通孔内，且弹簧分别与所述支座连接块上通孔的孔壁和穿过所述支座连接块上通孔的防倾传动杆接触。
所述多个通孔的每个侧壁和所述开槽与所述动作块接触的侧壁上均设有导向轮。
所述外壳和所述地下保护外壳的侧壁上均设有散热口，所述散热口上设有防水挡板。
优选地，所述多个小齿轮与其对应的增速发电机的数量均为12个。
所述外壳和所述地下保护外壳的底部均设有排水孔。
所述齿条组有所述连接孔的一端与所述外壳上盖之间设有辅助弹簧。
本发明设计提供的减速带发电组，主要置于减速带装置上，通过收集因颠簸，振动而产生的动能，将其转化为电能并储存起来，能够为地下停车场指示牌、灯泡等供电，还可设置能量站为手机等电子产品充电，将原本无用的机械能转换为电能，达到了节能减排、绿色出行和低碳环保的目的，且安装简单便捷，使用时无需人工操作，对社会发展有很大的意义。
图1是本发明提供的减速带发电组的结构分解示意图；
图2是本发明提供的减速带发电组中发电模块示意图；
图3是本发明提供的减速带发电组中小齿轮和增速发电机结构示意图；
图4是本发明提供的减速带发电组中固定块处局部结构示意图；
图5是本发明提供的减速带发电组中固定块底部局部结构示意图；
图6是本发明提供的减速带发电组中固定块与动作块底部局部结构示意图；
其中，
1固定块，2动作块，3开槽，4塔簧，5地下保护外壳，6发电模块，7防倾传动杆，8连接杆，9防倾支座，10通孔，11支座连接块，12防倾杆支撑臂，13外壳，14外壳上盖，15齿条组，16小齿轮，17增速发电机，18支脚，19导向块，20连接孔，21齿条，22弹簧，23导向轮，24散热口，25防水挡板，26辅助弹簧。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相 互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
为了解决现有技术存在的问题，如图1至图6所示，本发明提供了一种减速带发电组，包括地上部分和地下部分；地上部分包括固定块1和动作块2，固定块1的底端位于地面之上，固定块1的顶端为弧面，且固定块1的顶端中心设有开槽3，动作块2位于开槽3内，动作块2的顶端为弧面，且动作块2的弧面顶端与固定块1的弧面顶端能够形成一个完整弧面，即日常生活中常见的减速带。
动作块2和固定块1之间设有多个塔簧4；塔簧4能够对动作块2起到支撑作用，同时能够产生回弹力使动作块2受到压力时回弹复位，塔簧4的数量可以根据实际情况而定，在本实施例中，采用3个塔簧4。
地下部分包括地下保护外壳5和位于地下保护外壳5内的防倾传动机构和多个发电模块6；地下保护外壳5位于地下，且地下保护外壳5与固定块1的底端固定连接。防倾传动机构包括两个防倾传动杆7和多个连接杆8，动作块2的底端设有多个防倾支座9，多个连接杆8中的每个连接杆8对应一个防倾支座9，多个连接杆8中的每个连接杆8对应一个发电模块6，每个连接杆8与其对应的发电模块6连接。
固定块1上开槽3的底部表面设有多个通孔10，通孔10与塔簧4间隔布置，且通孔10均布在固定块1上，多个防倾支座9中的每个防倾支座9对应一个通孔10。
每个防倾支座9均穿过其对应的通孔10伸入至地下保护外壳5内，多个通孔10的每个侧壁和开槽3与动作块2接触的侧壁上均设有导向轮23，导向轮23能够减小动作块2与开槽3和每个防倾支座9与其对应的通孔10之间的摩擦。
每个防倾支座9上均设有两个支座连接块11，如图6所示，每个连接杆8的两端均分别与其对应的防倾支座9上的两个支座连接块11相连，两个防倾传动杆7依次穿过每个防倾支座9上的两个支座连接块11，且两个防倾传动杆7以其穿过的每个防倾支座9上的连接杆8为中心对称布置；
每个防倾传动杆7与支座连接块11的连接处均设有弹簧22，每个防倾支座9上的两个支座连接块11上均设有与两个防倾传动杆7对应的通孔，两个防倾传动杆7穿过其对应的支座连接块11上的通孔；
弹簧22位于支座连接块11上的通孔内，且弹簧22分别与支座连接块11上通孔的孔壁和穿过支座连接块11上通孔的防倾传动杆7接触，弹簧22可以使防倾传动杆7有效的弹回。
当汽车从任意位置压过时，动作块2带动两个防倾传动杆7可以使地下承压部分整块同 步动作，即两个防倾传动杆7依次穿过的每个防倾支座9对应的发电模块6同步动作。
连接杆8、通孔10、防倾支座9和的数量发电模块6的数量均根据实际情况而定，在本实施例中，发电模块6的数量为4个，发电模块6对应的连接杆8、连接杆8对应的防倾支座9和防倾支座9对应的通孔10的数量均为4个。
两个防倾传动杆7中的每个防倾传动杆7上均设有多个防倾杆支撑臂12，多个防倾杆支撑臂12沿防倾传动杆7的轴向均布，多个防倾杆支撑臂12中的每个防倾杆支撑臂12的一端均与固定块1的底端转动连接，每个防倾杆支撑臂12的另一端均与其在的防倾传动杆7转动连接。
每个发电模块6均包括外壳13、外壳上盖14、齿条组15、多个小齿轮16和多个增速发电机17，外壳上盖14位于外壳13的顶部，外壳13底端的外表面与地下保护外壳5底面贴合；
外壳13与地下保护外壳5的侧壁上均设有散热口24，散热口24能够起到通风散热的作用，散热口24上设有防水挡板25，防止雨水或其他废水进入到地下保护外壳5内。外壳13和地下保护外壳5的底部均设有排水孔，可以将少量进入外壳13的废水排出到地下保护外壳5内，并从地下保护外壳5内的排水孔排出。
外壳13底端的内表面设有支脚18，支脚18顶部固定连接有导向块19，导向块19上设有方形通孔，齿条组15为一端有连接孔20的方形杆，连接孔20套装在其所在发电模块6对应的连接杆8上，齿条组15有连接孔20的一端与外壳上盖14之间设有辅助弹簧26。
齿条组15的另一端穿过导向块19上的方形通孔，且齿条组15能够在导向块19上的方形通孔内滑动，齿条组15方形杆四个侧壁中的每一个侧壁上均设有齿条21；
多个小齿轮16均布在齿条组15的方形杆四个侧壁上，多个小齿轮16中的每个小齿轮16均与其所在齿条组15侧壁上的齿条21啮合连接，每个小齿轮16均对应一个增速发电机17，每个小齿轮16均与其对应的增速发电机17的输入轴驱动连接，每个增速发电机17均固定在外壳13上，每个增速发电机17的输出端产生的电流通过线路传输至外部使用。
道路旁设置有电能收集箱，收集箱内设有变压整流滤波电路和蓄电装置，每个增速发电机17的输出端与变压整流滤波电路电连接，变压整流滤波电路将发电模块6产生的电能领过整流和稳压转换成稳定的电流，输送至蓄电装置存储，再通过电路升压后供给给路灯、警示牌或其他装置使用。变压整流滤波电路和蓄电装置均为常见技术手段，故不做详细描述，附图中未画出。
当地上部分受到振动使动作块2上下运动时，经过防倾支座9带动连接杆8，进而带动连接杆8对应的发电模块6使齿条组15向上下运动，从而使与齿条组15上的齿条21啮合的 小齿轮转动，以此带动发电机开始工作，同步发电。
齿条21、小齿轮16和增速发电机17均为市面上常见的产品。增速发电机17带有小型变速器，可将有限的齿条行程进行放大，从而有效的增大发电量。
优选地，多个小齿轮16与其对应的增速发电机17的数量均为12个。
本发明涉及的减速带发电组，其发电量的计算过程如下：
设汽车通过地上部分的速度V＝20Km/h约为5.56m/s，减速带发电组的有效发电宽度为L＝0.12m，则一次轮胎通过时的发电时间t
1为：
单程发电时间，即汽车单排轮胎通过后的发电时间t2为：
t
2＝t
1＝0.0215s
齿条21与小齿轮16的模数m均m＝1，考虑汽车压过地上部分的时间较短，地上部分的运动过程几乎为瞬间动作，如果使用多级传动，则齿轮啮合的瞬间应力将会很大，非常容易产生齿根疲劳现象，所以传动为一级传动。设小齿轮齿数z＝12，则小齿轮的直径d
1为：
d
1＝m×z＝1×12＝12mm
设地上部分动作块2行程为30mm，小型变速装置变速比i为5，后续计算均以此为基础，根据弧长公式反推齿条21的旋转角度φ
发电机：
发电机角速度ω为
本发明涉及的减速带发电组，选用增速发电机17的型号，其转子半径r＝0.012m，切割磁感线导线长度l＝0.034m，设所需的磁感应强度B＝1T，线圈匝数n＝110r，可以计算单个发电机的感应电动势E
E＝nBlωr＝110r×1T×0.034m×186rad/s×0.012m≈8.35V
感应电流I大约为0.5A，因此单个发电机模块的功率P
1＝E×I＝8.35V×0.5A＝4.18W。
在本实施例中，选用4个发电模块6，每个发电模块6中包括12个增速发电机17，即本实施例中共包括48个增速发电机17，总功率P为：
P＝P
1×48＝4.18×48＝200.64W
考虑到线路损失P'，按P'＝200W，
在大型停车场有源源不断的车流，据此计算一天减速带发电装置每日发电时间20h，发电量W为：
W＝P×t＝200W×20h＝4kW·h
这些电量可以给照明设备，指示灯供电，也可以给手机充电，现以一部3000mAh的手机为例，进行实际的工作环境计算，一般手机电池标称电压3.7V，取4V来计算一部手机充满电的耗电量w'：
w'＝3000mAh×4V＝0.012kW·h
可满足手机的充电数n
1
经计算，一条减速带一天的发电量可以满足333部手机的充电量，可见本减速带发电装置发电量巨大。
本发明涉及的减速带发电组的性能参数见表1:
表1 发电能力参数
一年按365天计算，单条减速带每年发电量W＝365×4000＝1460kW·h
按市场价格，每度电0.6元计算，每条减速带每年可直接带来经济效益1460x0.6＝876元。
本发明设计提供的一种减速带发电组，主要置于减速带装置上，通过收集因颠簸，振动而产生的动能，将其转化为电能并储存起来，能够为地下停车场指示牌、灯泡等供电，还可设置能量站为手机等电子产品充电，将原本无用的机械能转换为电能，达到了节能减排、绿 色出行和低碳环保的目的，减速带稳定性较强，在保证自身稳定可靠的前提下能够实现能量转化的作用，可以达到能量转换与安全性的统一。经过对齿轮传动比与发电效率的计算，对于一般条件下的减速带，初步认为电量能够满足地下车库的照明设备的电量需求。如果将其应用于车流量高的地段和震动更剧烈的场合，其发电性能将更加可观，前景广阔。且本发明涉及的减速带发电组，安装简单便捷，使用时无需人工操作，且发电量较大，便于施工、安装以及后期的维护，减速带结构紧凑，使用多组变速发电机环绕分层布置，增大发电功率的同时减小了发电模块的体积，地上动作块使用防倾杆设计，一处受力，整块发电，决绝了只有受力处发电的局限性问题，对社会发展有很大的意义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
- 一种减速带发电组，其特征在于，所述发电组包括地上部分和地下部分；地上部分包括固定块(1)和动作块(2)，固定块(1)的底端位于地面之上，固定块(1)的顶端为弧面，且固定块(1)的顶端中心设有开槽(3)，动作块(2)位于开槽(3)内，动作块(2)和固定块(1)之间设有多个塔簧(4)；地下部分包括地下保护外壳(5)和位于地下保护外壳(5)内的防倾传动机构和多个发电模块(6)；地下保护外壳(5)位于地下，且地下保护外壳(5)与固定块(1)的底端固定连接；防倾传动机构包括两个防倾传动杆(7)和多个连接杆(8)，动作块(2)的底端设有多个防倾支座(9)，多个连接杆(8)中的每个连接杆(8)对应一个防倾支座(9)，多个连接杆(8)中的每个连接杆(8)对应一个发电模块(6)，固定块(1)上开槽(3)的底部表面设有多个通孔(10)，多个防倾支座(9)中的每个防倾支座(9)对应一个通孔(10)；每个防倾支座(9)均穿过其对应的通孔(10)伸入至地下保护外壳(5)内，每个防倾支座(9)上均设有两个支座连接块(11)，每个连接杆(8)的两端均分别与其对应的防倾支座(9)上的两个支座连接块(11)相连，两个防倾传动杆(7)依次穿过每个防倾支座(9)上的两个支座连接块(11)，且两个防倾传动杆(7)以其穿过的每个防倾支座(9)上的连接杆(8)为中心对称布置；每个连接杆(8)与其对应的发电模块(6)连接。
- 根据权利要求1所述的减速带发电组，其特征在于，所述两个防倾传动杆(7)中的每个防倾传动杆(7)上均设有多个防倾杆支撑臂(12)，多个防倾杆支撑臂(12)沿所述防倾传动杆(7)的轴向均布，多个防倾杆支撑臂(12)中的每个防倾杆支撑臂(12)的一端均与所述固定块(1)的底端转动连接，每个防倾杆支撑臂(12)的另一端均与所述防倾传动杆(7)转动连接。
- 根据权利要求1所述的减速带发电组，其特征在于，所述每个发电模块(6)均包括外壳(13)、外壳上盖(14)、齿条组(15)、多个小齿轮(16)和多个增速发电机(17)，外壳上盖(14)位于外壳(13)的顶部，外壳(13)底端的外表面与所述地下保护外壳(5)底面贴合；外壳(13)底端的内表面设有支脚(18)，支脚(18)顶部固定连接有导向块(19)，导向块(19)上设有方形通孔，齿条组(15)为一端有连接孔(20)的方形杆，连接孔(20)套装在其所在发电模块(6)对应的连接杆(8)上，齿条组(15)的另一端穿过导向块(19)上的方形通孔，且齿条组(15)能够在导向块(19)上的方形通孔内滑动，齿条组(15)方形杆四个侧壁中的每一个侧壁上均设有齿条(21)；多个小齿轮(16)均布在齿条组(15)的方形杆四个侧壁上，多个小齿轮(16)中的每个小齿轮(16)均与其所在齿条组(15)侧壁上的齿条(21)啮合连接，每个小齿轮(16)均对应一个增速发电机(17)，每个小齿轮(16)均与其对应的增速发电机(17)的输入轴驱动连接，每个增速发电机(17)均固定在外壳(13)上，每个增速发电机(17)的输出端产生的电流通过线路传输至外部使用。
- 根据权利要求1所述的减速带发电组，其特征在于，所述每个防倾传动杆(7)与所述支座连接块(11)的连接处均设有弹簧(22)，所述每个防倾支座(9)上的两个支座连接块(11)上均设有与所述两个防倾传动杆(7)对应的通孔，所述两个防倾传动杆(7)穿过其对应的支座连接块(11)上的通孔；弹簧(22)位于所述支座连接块(11)上的通孔内，且弹簧(22)分别与所述支座连接块(11)上通孔的孔壁和穿过所述支座连接块(11)上通孔的防倾传动杆(7)接触。
- 根据权利要求1所述的减速带发电组，其特征在于，所述多个通孔(10)的每个侧壁和所述开槽(3)与所述动作块(2)接触的侧壁上均设有导向轮(23)。
- 根据权利要求3所述的减速带发电组，其特征在于，所述外壳(13)和所述地下保护外壳(5)的侧壁上均设有散热口(24)，所述散热口(24)上设有防水挡板(25)。
- 根据权利要求3所述的减速带发电组，其特征在于，优选地，所述多个小齿轮(16)与其对应的增速发电机(17)的数量均为12个。
- 根据权利要求3所述的减速带发电组，其特征在于，所述外壳(13)和所述地下保护外壳(5)的底部均设有排水孔。
- 根据权利要求3所述的减速带发电组，其特征在于，所述齿条组(15)有所述连接孔(20)的一端与所述外壳上盖(14)之间设有辅助弹簧(26)。
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