专利名称：踩踏储能发电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于踩踏储能发电设备技术领域，特别涉及踩踏储能发电装置，本实用新型为一种将人类活动所产生的动能收集起来并转换为电能的装置。
背景技术：
当前，世界各国已着手为后金融危机时代谋篇布局，全球气候变暖对人类生存和发展的挑战日益严峻；以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济模式应运而生，以新能源技术、绿色产业经济为核心的低碳经济已成为当前人类发展的新模式，走低碳之路已是未来发展必然趋势，也是实现“绿色复苏”和可持续发展的战略选择。踩踏发电是将人类活动所产生的动能收集起来并转换为电能，能量来源无穷无尽，这会极大的减缓能源危机所带来的一系列困扰，是今后能源发展的主流方向之一。而且现有的踩踏发电技术存在着装置庞大，结构复杂，组合不巧妙，操作不方便，不能更好的利用人类活动产生的能量。
实用新型内容本实用新型针对上述缺陷公开了踩踏储能发电装置。本实用新型是一套利用发条、齿轮、弹簧和卡槽以实现将踩踏时的能量储存于发条之中并通过电机转化为电能的装置。踩踏储能发电装置的结构如下踏板的中心和旋转轴的轴心通过一根细轴装配在一起，旋转轴呈圆柱形，位于踏板的下方，旋转轴中部的周围分布有3个“L”型齿，这3个“L”型齿位于旋转轴的同一高度上，并且在水平方向上3个“L”型齿两两呈120°排列，每两个“L”型齿之间的距离与每个“L”型齿的宽度相等，旋转轴的底部的周围有3个凸起的平行四边形齿，这3个凸起的平行四边形齿位于旋转轴的同一高度上，并且在水平方向上3个凸起的平行四边形齿两两呈120°排列，每两个凸起的平行四边形齿之间的距离与每个凸起的平行四边形齿的宽度相等；套筒呈圆筒形，3个凹槽和3个凸齿间隔分布在套筒的上部的内表面，旋转轴的3个凸起的平行四边形齿分别位于套筒的3个凹槽之内，套筒的下部安装有第一弹簧；旋转轴中的I个“L”型齿与传动齿轮啮合，发条盒与传动齿轮装配在一起，发条外圈与发条盒固定在一起，发条内圈与发条轴固定在一起，单向卡槽的一端嵌入传动齿轮中。所述踏板的外圆槽与旋转轴之间嵌入了多个滚珠，每个滚珠均分别与旋转轴和外圆槽紧密接触。所述发条安装在发条轴的中部，发条轴的一端通过轴承盒与第一支架装配在一起，发条轴的另一端分别与第二支架和发电机装配在一起，第一支架和第二支架均固定在底板上。所述单向卡槽的结构如下六面体安装在第二弹簧的上方，六面体的上端呈锐角结构，第二弹簧和六面体的下端均安装在框内。所述发电机连接能源采集模块，能源采集模块分别连接辅助控制通讯模块、核心、控制模块和DC/DC转换模块，辅助控制通讯模块分别连接核心控制模块和上位机，DC/DC转换模块分别连接核心控制模块和蓄电池。本实用新型的有益效果为本实用新型可提高动能利用率的踩踏发电装置，有效改善了对动能的利用以及利用率问题，节约了能源和材料。另外，本实用新型尤其适用于火车站、汽车、地铁站及大型商场出、入口等人流量大的场所，可有效利用踩踏动能发电，提供一种清洁的能源。
图Ia为踩踏储能发电装置在踩踏前的示意图；图Ib为踩踏储能发电装置在踩踏时的示意图；图Ic为踩踏储能发电装置在踩踏后的示意图；图2为套筒的平面展开示意图；图3为发条盒与传动齿轮及发条轴连接的左视图；图4为踩踏板仰视图；图5为单向卡槽放大示意图；图6为电能的储存过程示意图；图7为旋转轴旋转原理第一示意图；图8为旋转轴旋转原理第二示意图。
具体实施方式
下面通过附图对本实用新型作进一步说明。如图Ia所示，踩踏储能发电装置的结构如下踏板I的中心和旋转轴2的轴心通过一根细轴装配在一起(踏板I和旋转轴2同轴安装)，旋转轴2呈圆柱形，位于踏板I的下方，旋转轴2中部的周围分布有3个“L”型齿21，这3个“L”型齿21位于旋转轴2的同一高度上，并且在水平方向上3个“L”型齿21两两呈120°排列，每两个“L”型齿21之间的距离与每个“L”型齿21的宽度相等，旋转轴2的底部的周围有3个凸起的平行四边形齿22，这3个凸起的平行四边形齿22位于旋转轴的同一高度上，并且在水平方向上3个凸起的平行四边形齿22两两呈120°排列，每两个凸起的平行四边形齿22之间的距离与每个凸起的平行四边形齿22的宽度相等；如图2所示，套筒3呈圆筒形，3个凹槽32和3个凸齿31间隔分布在套筒3的上部的内表面，旋转轴2的3个凸起的平行四边形齿22分别位于套筒3的3个凹槽32之内，套筒3的下部安装有第一弹簧14 ；旋转轴2中的I个“L”型齿与传动齿轮4啮合，发条盒5与传动齿轮4装配在一起，发条6外圈与发条盒5固定在一起,发条6内圈与发条轴7固定在一起,单向卡槽8的一端嵌入传动齿轮4中。如图4所示，踏板I的外圆槽18与旋转轴2之间嵌入了多个滚珠19，每个滚珠19均分别与旋转轴2和外圆槽18紧密接触。通过滚珠19实现轴承原理，减小了外圆槽18与旋转轴2之间的摩擦阻力，两者之间的摩擦由滑动摩擦变为滚动摩擦。如图3所示，发条6安装在发条轴7的中部，发条轴7的一端通过轴承盒9与第一支架10装配在一起，发条轴7的另一端分别与第二支架11和发电机12装配在一起，第一支架11和第二支架12均固定在底板13上。如图5所示，单向卡槽8的结构如下六面体15安装在第二弹簧16的上方，六面体15的上端呈锐角结构，第二弹簧16和六面体15的下端均安装在框17内。如图6所示，发电机12连接能源采集模块，能源采集模块分别连接辅助控制通讯模块、核心控制模块和DC/DC转换模块，辅助控制通讯模块分别连接核心控制模块和上位机，DC/DC转换模块分别连接核心控制模块和蓄电池。本实用新型的工作过程如下如图lb、图7所示，踏板I受到踩踏时，旋转轴2受到向下的作用力，旋转轴开始向下运动，位于旋转轴2底部的3个凸起的平行四边形齿22也在凹槽32中向下运动，从而使凸起的平行四边形齿22处于过渡状态(如图7中虚线框所示)，此时，第一弹簧14被压缩； 如图lc、图7和图8所示，由于踩踏作用是瞬间产生的，当踩踏结束时，旋转轴2要在第一弹簧14的弹力作用下向上运动，由于套筒3的凸齿31绕其竖轴一周的展开显然就是一个斜面，而踩踏结束时，在第一弹簧弹力作用下运动的平行四边形齿22可以看成放在斜面上的物体。当平行四边形齿22收到作用力F时，由于存在自锁现象，当0 (如图8所示，表示斜面与水平方向的夹角即斜面的倾斜角)大于自锁临界角时，斜面与平行四边形齿22会发生相对滑移，此时，对于套筒3和旋转轴2，两者之间由滑动变为转动。所以实际上当平行四边形齿22 —脱离凹槽32 (即进入过渡状态)，平行四边形齿22进入到右侧的凹槽32 (位于平行四边形齿22原来所在的凹槽32的右侧)中，旋转轴2就会绕轴旋转。当旋转轴2向下运动时，有一个“L”型齿21与传动齿轮4啮合，当旋转轴2受踩踏时向下运动，使得该“L”型齿21随之向下运动，从而施加给与其啮合的传动齿轮4上的齿作用力，使得传动齿轮4顺时针转动。同时旋转轴2旋转60°，使该“L”型齿21与和其啮合的传动齿轮4的齿分离。传动齿轮4顺时针转动时，发条6上紧，储存能量。然后发条6从内端顺时针缓慢的放松，将它所存储的能量释放出来。从而带动发条轴7转动，转化为动力，进而带动发电机12发电。发电机12产生的电能储存在能源采集模块，能源采集模块采集的能量分两部分，一部分电能直接供应，另一部分存储在蓄电池中。核心控制模块控制着能源采集模块、辅助控制通讯模块以及DC/DC转换模块。首先将能源采集模块采集电能的多少通过辅助控制通讯模块显示在上位机上。然后根据电能的需求量控制其存储，当电能供过于求时，通过DC/DC转换模块将多余能量存储于蓄电池中。在上述过程中，单向卡槽8控制传动齿轮4顺时针单向转动，其原理如下当传动齿轮4顺时针转动时，传动齿轮4施加给六面体15上端一个作用力，该力可以分解为一个竖直向下的力，使得单向卡槽8的六面体15向下运动，传动齿轮4顺时针运动不受限制。但是若传动齿轮4想要逆时针转动，传动齿轮4会施加给六面体15的左侧面一个作用力，该力不能使六面体15向下运动，因此六面体15便阻止了传动齿轮4逆时针转动。从而实现了传动齿轮4顺时针单向转动的原理。综上所述，通过本实用新型，人踩踏时的能量就可以通过发条6储存起来并带动发电机12旋转，转化为电能，实现了能量储存的 目的。
权利要求1.踩踏储能发电装置，其特征在于，它的结构如下踏板(I)的中心和旋转轴(2)的轴心< >通过一根细轴装配在一起，旋转轴(2 )呈圆柱形，位于踏板(I)的下方，旋转轴(2 )中部的周围分布有3个“L”型齿(21)，这3个“L”型齿(21)位于旋转轴(2)的同一高度上，并且在水平方向上3个“L”型齿(21)两两呈120°排列，每两个“L”型齿(21)之间的距离与每个“L”型齿( 21)的宽度相等，旋转轴(2)的底部的周围有3个凸起的平行四边形齿(22)，这3个凸起的平行四边形齿(22)位于旋转轴的同一高度上，并且在水平方向上3个凸起的平行四边形齿(22)两两呈120°排列，每两个凸起的平行四边形齿(22)之间的距离与每个凸起的平行四边形齿(22)的宽度相等； 套筒(3)呈圆筒形，3个凹槽(32)和3个凸齿(31)间隔分布在套筒(3)的上部的内表面，旋转轴(2)的3个凸起的平行四边形齿(22)分别位于套筒(3)的3个凹槽(32)之内，套筒(3)的下部安装有第一弹簧(14)； 旋转轴(2)中的I个“L”型齿与传动齿轮(4)啮合，发条盒(5)与传动齿轮(4)装配在一起，发条(6)外圈与发条盒(5)固定在一起,发条(6)内圈与发条轴(7)固定在一起,单向卡槽(8)的一端嵌入传动齿轮(4)中。
2.根据权利要求I所述的踩踏储能发电装置，其特征在于，所述踏板(I)的外圆槽(18)与旋转轴(2)之间嵌入了多个滚珠(19)，每个滚珠(19)均分别与旋转轴(2)和外圆槽(18)紧密接触。
3.根据权利要求I所述的踩踏储能发电装置，其特征在于，所述发条(6)安装在发条轴(7)的中部，发条轴(7)的一端通过轴承盒(9)与第一支架(10)装配在一起，发条轴(7)的另一端分别与第二支架(11)和发电机(12)装配在一起，第一支架(11)和第二支架(12)均固定在底板(13)上。
4.根据权利要求I所述的踩踏储能发电装置，其特征在于，所述单向卡槽(8)的结构如下六面体(15)安装在第二弹簧(16)的上方，六面体(15)的上端呈锐角结构，第二弹簧(16)和六面体(15)的下端均安装在框(17)内。
5.根据权利要求3所述的踩踏储能发电装置，其特征在于，所述发电机(12)连接能源采集模块，能源采集模块分别连接辅助控制通讯模块、核心控制模块和DC/DC转换模块，辅助控制通讯模块分别连接核心控制模块和上位机，DC/DC转换模块分别连接核心控制模块和蓄电池。
专利摘要本实用新型公开了属于踩踏储能发电设备技术领域的踩踏储能发电装置。它的结构如下踏板的中心和旋转轴的轴心通过一根细轴装配在一起，旋转轴位于踏板的下方，其中部分布有3个“L”型齿，底部有3个凸起的平行四边形齿；3个凹槽和3个凸齿间隔分布在套筒的上部的内表面，3个凸起的平行四边形齿分别位于套筒的3个凹槽之内；1个“L”型齿与传动齿轮啮合，发条盒与传动齿轮装配在一起。本实用新型的有益效果为有效改善了对动能的利用以及利用率问题，节约了能源和材料。另外，本实用新型尤其适用于火车站、汽车、地铁站及大型商场出、入口等人流量大的场所，可有效利用踩踏动能发电，提供一种清洁的能源。
文档编号F03G5/06GK202483817SQ201220042170
公开日2012年10月10日 申请日期2012年2月9日 优先权日2012年2月9日
发明者于露, 宋伟, 张辉, 赵苗苗, 邓天成, 雷少博, 项宇彤 申请人:华北电力大学