專利名稱：踩踏儲能發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于踩踏儲能發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及踩踏儲能發(fā)電裝置，本實用新型為一種將人類活動所產(chǎn)生的動能收集起來并轉(zhuǎn)換為電能的裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，世界各國已著手為后金融危機時代謀篇布局，全球氣候變暖對人類生存和發(fā)展的挑戰(zhàn)日益嚴峻；以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的低碳經(jīng)濟模式應(yīng)運而生，以新能源技術(shù)、綠色產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟為核心的低碳經(jīng)濟已成為當(dāng)前人類發(fā)展的新模式，走低碳之路已是未來發(fā)展必然趨勢，也是實現(xiàn)“綠色復(fù)蘇”和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。踩踏發(fā)電是將人類活動所產(chǎn)生的動能收集起來并轉(zhuǎn)換為電能，能量來源無窮無盡，這會極大的減緩能源危機所帶來的一系列困擾，是今后能源發(fā)展的主流方向之一。而且現(xiàn)有的踩踏發(fā)電技術(shù)存在著裝置龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組合不巧妙，操作不方便，不能更好的利用人類活動產(chǎn)生的能量。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對上述缺陷公開了踩踏儲能發(fā)電裝置。本實用新型是一套利用發(fā)條、齒輪、彈簧和卡槽以實現(xiàn)將踩踏時的能量儲存于發(fā)條之中并通過電機轉(zhuǎn)化為電能的裝置。踩踏儲能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)如下踏板的中心和旋轉(zhuǎn)軸的軸心通過一根細軸裝配在一起，旋轉(zhuǎn)軸呈圓柱形，位于踏板的下方，旋轉(zhuǎn)軸中部的周圍分布有3個“L”型齒，這3個“L”型齒位于旋轉(zhuǎn)軸的同一高度上，并且在水平方向上3個“L”型齒兩兩呈120°排列，每兩個“L”型齒之間的距離與每個“L”型齒的寬度相等，旋轉(zhuǎn)軸的底部的周圍有3個凸起的平行四邊形齒，這3個凸起的平行四邊形齒位于旋轉(zhuǎn)軸的同一高度上，并且在水平方向上3個凸起的平行四邊形齒兩兩呈120°排列，每兩個凸起的平行四邊形齒之間的距離與每個凸起的平行四邊形齒的寬度相等；套筒呈圓筒形，3個凹槽和3個凸齒間隔分布在套筒的上部的內(nèi)表面，旋轉(zhuǎn)軸的3個凸起的平行四邊形齒分別位于套筒的3個凹槽之內(nèi)，套筒的下部安裝有第一彈簧；旋轉(zhuǎn)軸中的I個“L”型齒與傳動齒輪嚙合，發(fā)條盒與傳動齒輪裝配在一起，發(fā)條外圈與發(fā)條盒固定在一起，發(fā)條內(nèi)圈與發(fā)條軸固定在一起，單向卡槽的一端嵌入傳動齒輪中。所述踏板的外圓槽與旋轉(zhuǎn)軸之間嵌入了多個滾珠，每個滾珠均分別與旋轉(zhuǎn)軸和外圓槽緊密接觸。所述發(fā)條安裝在發(fā)條軸的中部，發(fā)條軸的一端通過軸承盒與第一支架裝配在一起，發(fā)條軸的另一端分別與第二支架和發(fā)電機裝配在一起，第一支架和第二支架均固定在底板上。所述單向卡槽的結(jié)構(gòu)如下六面體安裝在第二彈簧的上方，六面體的上端呈銳角結(jié)構(gòu)，第二彈簧和六面體的下端均安裝在框內(nèi)。所述發(fā)電機連接能源采集模塊，能源采集模塊分別連接輔助控制通訊模塊、核心、控制模塊和DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，輔助控制通訊模塊分別連接核心控制模塊和上位機，DC/DC轉(zhuǎn)換模塊分別連接核心控制模塊和蓄電池。本實用新型的有益效果為本實用新型可提高動能利用率的踩踏發(fā)電裝置，有效改善了對動能的利用以及利用率問題，節(jié)約了能源和材料。另外，本實用新型尤其適用于火車站、汽車、地鐵站及大型商場出、入口等人流量大的場所，可有效利用踩踏動能發(fā)電，提供一種清潔的能源。

圖Ia為踩踏儲能發(fā)電裝置在踩踏前的示意圖；圖Ib為踩踏儲能發(fā)電裝置在踩踏時的示意圖；圖Ic為踩踏儲能發(fā)電裝置在踩踏后的示意圖；圖2為套筒的平面展開示意圖；圖3為發(fā)條盒與傳動齒輪及發(fā)條軸連接的左視圖；圖4為踩踏板仰視圖；圖5為單向卡槽放大示意圖；圖6為電能的儲存過程示意圖；圖7為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)原理第一示意圖；圖8為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)原理第二示意圖。
具體實施方式
下面通過附圖對本實用新型作進一步說明。如圖Ia所示，踩踏儲能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)如下踏板I的中心和旋轉(zhuǎn)軸2的軸心通過一根細軸裝配在一起(踏板I和旋轉(zhuǎn)軸2同軸安裝)，旋轉(zhuǎn)軸2呈圓柱形，位于踏板I的下方，旋轉(zhuǎn)軸2中部的周圍分布有3個“L”型齒21，這3個“L”型齒21位于旋轉(zhuǎn)軸2的同一高度上，并且在水平方向上3個“L”型齒21兩兩呈120°排列，每兩個“L”型齒21之間的距離與每個“L”型齒21的寬度相等，旋轉(zhuǎn)軸2的底部的周圍有3個凸起的平行四邊形齒22，這3個凸起的平行四邊形齒22位于旋轉(zhuǎn)軸的同一高度上，并且在水平方向上3個凸起的平行四邊形齒22兩兩呈120°排列，每兩個凸起的平行四邊形齒22之間的距離與每個凸起的平行四邊形齒22的寬度相等；如圖2所示，套筒3呈圓筒形，3個凹槽32和3個凸齒31間隔分布在套筒3的上部的內(nèi)表面，旋轉(zhuǎn)軸2的3個凸起的平行四邊形齒22分別位于套筒3的3個凹槽32之內(nèi)，套筒3的下部安裝有第一彈簧14 ；旋轉(zhuǎn)軸2中的I個“L”型齒與傳動齒輪4嚙合，發(fā)條盒5與傳動齒輪4裝配在一起，發(fā)條6外圈與發(fā)條盒5固定在一起,發(fā)條6內(nèi)圈與發(fā)條軸7固定在一起,單向卡槽8的一端嵌入傳動齒輪4中。如圖4所示，踏板I的外圓槽18與旋轉(zhuǎn)軸2之間嵌入了多個滾珠19，每個滾珠19均分別與旋轉(zhuǎn)軸2和外圓槽18緊密接觸。通過滾珠19實現(xiàn)軸承原理，減小了外圓槽18與旋轉(zhuǎn)軸2之間的摩擦阻力，兩者之間的摩擦由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦。如圖3所示，發(fā)條6安裝在發(fā)條軸7的中部，發(fā)條軸7的一端通過軸承盒9與第一支架10裝配在一起，發(fā)條軸7的另一端分別與第二支架11和發(fā)電機12裝配在一起，第一支架11和第二支架12均固定在底板13上。如圖5所示，單向卡槽8的結(jié)構(gòu)如下六面體15安裝在第二彈簧16的上方，六面體15的上端呈銳角結(jié)構(gòu)，第二彈簧16和六面體15的下端均安裝在框17內(nèi)。如圖6所示，發(fā)電機12連接能源采集模塊，能源采集模塊分別連接輔助控制通訊模塊、核心控制模塊和DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，輔助控制通訊模塊分別連接核心控制模塊和上位機，DC/DC轉(zhuǎn)換模塊分別連接核心控制模塊和蓄電池。本實用新型的工作過程如下如圖lb、圖7所示，踏板I受到踩踏時，旋轉(zhuǎn)軸2受到向下的作用力，旋轉(zhuǎn)軸開始向下運動，位于旋轉(zhuǎn)軸2底部的3個凸起的平行四邊形齒22也在凹槽32中向下運動，從而使凸起的平行四邊形齒22處于過渡狀態(tài)(如圖7中虛線框所示)，此時，第一彈簧14被壓縮； 如圖lc、圖7和圖8所示，由于踩踏作用是瞬間產(chǎn)生的，當(dāng)踩踏結(jié)束時，旋轉(zhuǎn)軸2要在第一彈簧14的彈力作用下向上運動，由于套筒3的凸齒31繞其豎軸一周的展開顯然就是一個斜面，而踩踏結(jié)束時，在第一彈簧彈力作用下運動的平行四邊形齒22可以看成放在斜面上的物體。當(dāng)平行四邊形齒22收到作用力F時，由于存在自鎖現(xiàn)象，當(dāng)0 (如圖8所示，表示斜面與水平方向的夾角即斜面的傾斜角)大于自鎖臨界角時，斜面與平行四邊形齒22會發(fā)生相對滑移，此時，對于套筒3和旋轉(zhuǎn)軸2，兩者之間由滑動變?yōu)檗D(zhuǎn)動。所以實際上當(dāng)平行四邊形齒22 —脫離凹槽32 (即進入過渡狀態(tài))，平行四邊形齒22進入到右側(cè)的凹槽32 (位于平行四邊形齒22原來所在的凹槽32的右側(cè))中，旋轉(zhuǎn)軸2就會繞軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸2向下運動時，有一個“L”型齒21與傳動齒輪4嚙合，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸2受踩踏時向下運動，使得該“L”型齒21隨之向下運動，從而施加給與其嚙合的傳動齒輪4上的齒作用力，使得傳動齒輪4順時針轉(zhuǎn)動。同時旋轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)60°，使該“L”型齒21與和其嚙合的傳動齒輪4的齒分離。傳動齒輪4順時針轉(zhuǎn)動時，發(fā)條6上緊，儲存能量。然后發(fā)條6從內(nèi)端順時針緩慢的放松，將它所存儲的能量釋放出來。從而帶動發(fā)條軸7轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)化為動力，進而帶動發(fā)電機12發(fā)電。發(fā)電機12產(chǎn)生的電能儲存在能源采集模塊，能源采集模塊采集的能量分兩部分，一部分電能直接供應(yīng)，另一部分存儲在蓄電池中。核心控制模塊控制著能源采集模塊、輔助控制通訊模塊以及DC/DC轉(zhuǎn)換模塊。首先將能源采集模塊采集電能的多少通過輔助控制通訊模塊顯示在上位機上。然后根據(jù)電能的需求量控制其存儲，當(dāng)電能供過于求時，通過DC/DC轉(zhuǎn)換模塊將多余能量存儲于蓄電池中。在上述過程中，單向卡槽8控制傳動齒輪4順時針單向轉(zhuǎn)動，其原理如下當(dāng)傳動齒輪4順時針轉(zhuǎn)動時，傳動齒輪4施加給六面體15上端一個作用力，該力可以分解為一個豎直向下的力，使得單向卡槽8的六面體15向下運動，傳動齒輪4順時針運動不受限制。但是若傳動齒輪4想要逆時針轉(zhuǎn)動，傳動齒輪4會施加給六面體15的左側(cè)面一個作用力，該力不能使六面體15向下運動，因此六面體15便阻止了傳動齒輪4逆時針轉(zhuǎn)動。從而實現(xiàn)了傳動齒輪4順時針單向轉(zhuǎn)動的原理。綜上所述，通過本實用新型，人踩踏時的能量就可以通過發(fā)條6儲存起來并帶動發(fā)電機12旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)了能量儲存的 目的。
權(quán)利要求1.踩踏儲能發(fā)電裝置，其特征在于，它的結(jié)構(gòu)如下踏板(I)的中心和旋轉(zhuǎn)軸(2)的軸心< >通過一根細軸裝配在一起，旋轉(zhuǎn)軸(2 )呈圓柱形，位于踏板(I)的下方，旋轉(zhuǎn)軸(2 )中部的周圍分布有3個“L”型齒(21)，這3個“L”型齒(21)位于旋轉(zhuǎn)軸(2)的同一高度上，并且在水平方向上3個“L”型齒(21)兩兩呈120°排列，每兩個“L”型齒(21)之間的距離與每個“L”型齒( 21)的寬度相等，旋轉(zhuǎn)軸(2)的底部的周圍有3個凸起的平行四邊形齒(22)，這3個凸起的平行四邊形齒(22)位于旋轉(zhuǎn)軸的同一高度上，并且在水平方向上3個凸起的平行四邊形齒(22)兩兩呈120°排列，每兩個凸起的平行四邊形齒(22)之間的距離與每個凸起的平行四邊形齒(22)的寬度相等； 套筒(3)呈圓筒形，3個凹槽(32)和3個凸齒(31)間隔分布在套筒(3)的上部的內(nèi)表面，旋轉(zhuǎn)軸(2)的3個凸起的平行四邊形齒(22)分別位于套筒(3)的3個凹槽(32)之內(nèi)，套筒(3)的下部安裝有第一彈簧(14)； 旋轉(zhuǎn)軸(2)中的I個“L”型齒與傳動齒輪(4)嚙合，發(fā)條盒(5)與傳動齒輪(4)裝配在一起，發(fā)條(6)外圈與發(fā)條盒(5)固定在一起,發(fā)條(6)內(nèi)圈與發(fā)條軸(7)固定在一起,單向卡槽(8)的一端嵌入傳動齒輪(4)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的踩踏儲能發(fā)電裝置，其特征在于，所述踏板(I)的外圓槽(18)與旋轉(zhuǎn)軸(2)之間嵌入了多個滾珠(19)，每個滾珠(19)均分別與旋轉(zhuǎn)軸(2)和外圓槽(18)緊密接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的踩踏儲能發(fā)電裝置，其特征在于，所述發(fā)條(6)安裝在發(fā)條軸(7)的中部，發(fā)條軸(7)的一端通過軸承盒(9)與第一支架(10)裝配在一起，發(fā)條軸(7)的另一端分別與第二支架(11)和發(fā)電機(12)裝配在一起，第一支架(11)和第二支架(12)均固定在底板(13)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的踩踏儲能發(fā)電裝置，其特征在于，所述單向卡槽(8)的結(jié)構(gòu)如下六面體(15)安裝在第二彈簧(16)的上方，六面體(15)的上端呈銳角結(jié)構(gòu)，第二彈簧(16)和六面體(15)的下端均安裝在框(17)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的踩踏儲能發(fā)電裝置，其特征在于，所述發(fā)電機(12)連接能源采集模塊，能源采集模塊分別連接輔助控制通訊模塊、核心控制模塊和DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，輔助控制通訊模塊分別連接核心控制模塊和上位機，DC/DC轉(zhuǎn)換模塊分別連接核心控制模塊和蓄電池。
專利摘要本實用新型公開了屬于踩踏儲能發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域的踩踏儲能發(fā)電裝置。它的結(jié)構(gòu)如下踏板的中心和旋轉(zhuǎn)軸的軸心通過一根細軸裝配在一起，旋轉(zhuǎn)軸位于踏板的下方，其中部分布有3個“L”型齒，底部有3個凸起的平行四邊形齒；3個凹槽和3個凸齒間隔分布在套筒的上部的內(nèi)表面，3個凸起的平行四邊形齒分別位于套筒的3個凹槽之內(nèi)；1個“L”型齒與傳動齒輪嚙合，發(fā)條盒與傳動齒輪裝配在一起。本實用新型的有益效果為有效改善了對動能的利用以及利用率問題，節(jié)約了能源和材料。另外，本實用新型尤其適用于火車站、汽車、地鐵站及大型商場出、入口等人流量大的場所，可有效利用踩踏動能發(fā)電，提供一種清潔的能源。
文檔編號F03G5/06GK202483817SQ201220042170
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月9日
發(fā)明者于露, 宋偉, 張輝, 趙苗苗, 鄧天成, 雷少博, 項宇彤 申請人:華北電力大學(xué)