小型自发电照明系统-手压式发电机构系统设计.doc

摘摘 要要 随着各种器件对供电电源的长时间供电和结构小型化的要求日益迫切 而 物理电源具有无损检测 可重复使用 可长期储存和良好的高低温特性 又由 于高性能永磁体的出现 使得微型自发电电源受到了广泛的关注 本文讨论了机械能供电系统及如何用手摇发电机来对可储电池进行充电 从而带动 LED 灯泡进行日常照明的工作原理 成为照明系统的电力源 首先阐 述了充电电路设计 LED 发光原理 发电机构材料选择 发电机构的设计 及 齿轮的参数计算 以二级增速传动为机械转换机构 动力将从手柄传至原动系 带动发电机运转 发电机是一种微型的直流发电机 通过对转子的转动速度来计算此发电系 统最终能产生多大功率和提供多大供电电压 将计算结果和实际上所能产生的 功率和电压作比较 分析各种影响关系 得出制作此微型自发电系统的最佳设 计尺寸 关键词关键词 机械转换机构 发电机 LED 充电电路 Abstract With the power supply device for a long period of power supply and the demands of small scale structure of the increasingly urgent and the physical power of nondestructive testing re use it can be a good long term storage and high and low temperature properties and because high performance Wing The emergence of magnet making micro generating power since it has been widely concern This paper discusst machine ability power supply system and how by hand shake generator to come to rightness can keep battery to carry on refresh arouse a LED lamp bulb to carry on thus daily illuminate of work principle become lighting system of electric power source Elaborated to refresh an electric circuit design first the LED gave out light principle generate electricity organization material a choice and generate electricity organization of design and the parameter of the wheel gear calculation with second class increase to soon spread to move for machine conversion organization The motive will spread from the hand handle to original move to fasten arouse generator an operation Generator is a miniature DC generator through the rotational speed of the rotor to calculate the ultimate power generation system can produce much more power and supply voltage and the calculated results can actually have the power and voltage for comparison and analysis all kinds of influences that produced this micro power generation system since the best design dimensions Key word Machine conversion organization generator Refresh electric circuit 目录目录 1 前言 2 2 小型自发电照明系统总体框架研究 2 2 1 小型自发电照明系统的方案研究 2 2 2 小型自发电照明系统的分类 3 2 3 机械能供电照明系统的分类 3 2 4 手压式供电照明系统的分析 3 2 5 小型发电机结构分析 4 2 6 手压式自发电台灯照明系统 4 2 7 手压式自发电照明系统电路的设计与分析 4 3 小型手压式自发电照明系统的研究 5 3 1 LED 的发光原理分析 5 3 3 发电机材料选择与应用 8 3 4 供电电池的选择 9 4 手压式自发电照明系统传动系统设计与分析 10 4 1 传动系统设计 10 4 1 1 传动系统简图 10 4 1 2 齿轮相关参数设计 11 4 2 电机部分设计 13 4 2 1 电机参数及相关计算 13 4 2 2 发电机的结构特点 14 4 2 3 发电机的使用特点 15 5 小结 17 致谢 18 参考文献 19 附录 1 小型自发电照明系统发电机机械零件图 20 附录 2 小型自发电照明系统发电机装配图 21 1 1 前言前言 目前 在国家大力强调节约能源 绿色保护环境的背景下 国内许多电器 生产厂家设计发明了自发电照明灯 人们应用了一系列的新材料 新工艺 不 仅提高了产品自身的科技含量 还在数量上保证了市场供应 人们合理的运用 法拉第原理 以独特的机械设计 充分发挥了手动机械发电的优势 自发电照 明灯储能系统由大电容和利于环保可充电的电池共同组成 市场上可便宜买到 各类环保电池 镉镍 镍氢 镍锌 为产品销售增添了活力 我国小型自发电照明灯主要是利用机械能发电 手动机械发电机主要包括 手压式的和手摇式的 发电机是由永磁体励磁的电机和齿轮传动的装置构成 发电机是基于永磁材料的法拉第定律和洛仑兹力定律进行工作获得能量 电机 转子设计为永磁体的 定子是环型缠绕一定匝数的线圈 当手压或手摇使发电 机转子围绕定子转动时 转子永磁体受惯性力割切定子环型体铁心而产生感应 电流 电流经过整流存储 获得的电能足够可以使三盏以上的 LED 点亮 其中 还有一种手摇式发电机是利用一块磁体铁芯上下晃动 这样的往返运动来切割 磁感线圈发电 电能可以存在大容量的电容里 或者利用充电电池来存储电能 在飞速发展的 21 世纪 小型自发电照明装置也可利用太阳能 通过电池板进行 光电转换来存储电能 市场调研发现 机械能和太阳能自发电照明系统灯已经 得到了极大程度的推广和应用 小型自发电照明系统的能量利用有两方面综合 发展趋势 但是受经济条件 地域因素 个人喜好等对消费市场的影响 可以 发现两种自发电照明系统各有发展的优势 在小型化自发电照灯明电量存储需 要进一步改进 使照明灯有足够的电量 为不同人群在不同场合下不受时限的 使用 本次毕业设计的主要任务是在研究设计机械发电照明机械传动系统的前提 下大力宣传节约能源 保护环境 传播科学技术 倡导拒绝使用一次性电池 希 望研究能为我国全面促进社会和谐贡献力量 为人与环境相处的和谐贡献力量 为 2008 年北京的绿色奥运贡献力量 2 小型自发电照明系统总体框架研究小型自发电照明系统总体框架研究 2 12 1 小型自发电照明系统的方案研究小型自发电照明系统的方案研究 为了全面研究 又由于研究问题的数量大 在保证研究问题的合理性和必 要性的前提条件下 笔者对小型自发电照明系统研究进行了规划 列出了研究 方案 笔者安排论文简要介绍了发电机构原理分析 发电机构材料选择 LED 的发光原理分析及发展 供电电池选择 手压式照明电路分析等 本文是以机 械供电式发电机构的研究为主 并对与其相关部分做了详述 机械能供电式分 两种类型 以手压式的研究为主 手压式的又以发电机构为主 其余的研究以 介绍性的叙述 在完成任务书要求下 为了使研究内容上的协调性 直观性 客观性 适当的对研究的范围进行塞选 使研究层层深入 又保留其精华部分 2 22 2 小型自发电照明系统的分类小型自发电照明系统的分类 图 1 小型自发电照明系统的分类的框图 小型自发电照明系统的分类系统框图如图 1 所示 2 32 3 机械能供电照明系统的分类机械能供电照明系统的分类 图 2 机械能供电照明系统的分类的框图 机械能供电照明系统的分类系统框图如图 2 所示 2 42 4 手压式供电照明系统的分析手压式供电照明系统的分析 小型自发电照明系统的分类 太阳能供电式照明系统 机械能供电式照明系统 手压式的照明系统 手摇式的照明系统 机械能供电照明系统的分类概念型手压式照明系统 环保型手压式照明系统 普通型手压式照明系统 手压式照明框图分析 手压式照明电路分析 发电机结构原理分析 发电机材料选择与应用 LED 的发光原理分析 LED 的发展 供电电池选择 手压式供电照明系统的分析 图 3 手压式供电照明系统的分的框图析 2 52 5 小型发电机结构分析小型发电机结构分析 图 4 小型发电机结构分析的框图 小型发电机结构分析系统框图如图 4 所示 2 62 6 手压式自发电台灯照明系统手压式自发电台灯照明系统 手压式机械能供电 LED 灯系统设计与分析 图 5 手压式机械能供电系统分析概图 2 72 7 手压式自发电照明系统电路的设计与分析手压式自发电照明系统电路的设计与分析 照明电路的设计与分析 图 6 照明系统电路图 小型发电机结构分析 转子 主动齿轮 棘轮与棘轮附件 系统装配 电机系统转速 线圈匝数计算 人机因素 定子 手压机械发电机整流电路 储能电容 蓄电池组控制开关 LED K 发 电 机 L3 L2 L1 R1 15 x3 CR2302 CI 100F 1 2 3 4 照明系统电路图如图 6 所示 电路有自发电机 整流桥 储电电容 C1 是 100F 的 电池是可充电的三节 CR2032 电池 电池是可拆卸的 单刀单控开关 当 接通时 压动电机电流瞬时能对储能电容充电 电容是超大容量的 能满 足对电池组的充电 可以持续点亮 LED 灯 是 15 欧母的降压电阻 改进的 概念型照明系统的特点是储能大电容对电池自充电 有利于再没有市电对电池 补充电能的情况长时间的使用 3 3 小型手压式自发电照明系统的研究小型手压式自发电照明系统的研究 3 13 1 LEDLED 的发光原理分析的发光原理分析 LED 是由 2 族化合物半导体制成的 其核心为 PN 结 由固体物理理论知 当 P 型半导体和 N 型半导体紧贴时 实际是在一块半导体的不同区域分别掺以受主 型和施主型杂质所形成的 由于 P 区和 N 区各自有不同的费米能级因此 P 区与 N 区刚接触时必处于一非平衡状态如图 7 所示 10 图 7 P 区 N 区能带图 此时在 P 区和 N 区界面两侧附近空间的载流子 PN 各自向对方扩散 电子与 空穴的扩散均破坏结两边的电中性从而使区边界出现由正离子与空穴形成的 N 正电荷积累 在 P 区边界出现由负离子与电子形成的负电荷积累 结两边的异号电 荷形成由 N 区指向 P 区的内建电场 UD 内建电场对载流子的库仑力的作用阻 止了扩散的进行 当扩散作用形成的由 P 区指向 N 区的扩散电流与电场形成的反 向漂移电流相等时 PN 结处于平衡态 P 区与 N 区的费米能级重合 即 PN 结具有 统一的费米能级 EF 11 如图 8 所示 图 8 P N 平衡能带图 当在 P N 结施加正向偏压时 外加电压 U 将抵消和减弱内建电场 此时多数 载流子将容易通过 P N 结进入对方区域而成为少数载流子 当进入 P 区的电子与 P 区的空穴复合 进入 N 区的空穴和 N 区的电子复合时 将以发光的形式辐射出 多余的能量 电子和空穴的复合可在不同能级间进行 视材料能级不同 相应地发 出不同波长的光 11 P N 结致电原理图如图 9 所示 图 13 P N 结致电原理图 图 9 P N 结致电原理图 3 23 2 LEDLED 的发展的发展 LED light emitting diode 是发光二极管的英文缩写 它是一种电致发光器件 目前 LED 产业已经走过了它的发展初期和中期 普通 LED 的应用已经成为过 去 高亮度 LED 的使用也已无需着力推广 另外 中小功率超高亮 LDE 亦已诞 生 并正在以极快的速度走向应用 这些情况都表明 LED 产业的发展已经进入 到了成熟期 虽然以 LED 为核心的科研 生产 应用已经具备了相当的规模 但 LED 的低功耗 长寿命 高可靠 抗冲击 快响应等诸多优点仍会进一步 推动 LED 产业的发展 因此我们有必要把握一下 LED 产业的脉搏 从而更好地 为 LED 的研究 生产和应用提供帮助 新型半导体材料的应用 LED 能够辐射出多种单色光 逐步地满足着人们对 色彩的要求 1907 年 HenryJoseph Round 第一次发现碳化硅 SiC 的电致发光现 象 从此拉开了人类开发另一种新型电光源的大幕 现在我们知道 LED 作为一 种新型电光源 它的发光机理是 半导体中少数载流子在与多数载流子复合时 会 以发光的形式释放出多余的能量 继碳化硅 SiC 发现之后 科技工作者经过多年 的研究 终于在 1960 年实现了自己的愿望 利用 GaAs 人工制造出了第一个发光 二极管 1968 年利用 GaAsP 又研制出了商用 655 纳米的红色 LED 聪明的科 技人员同时还意识到 LED 仅有单红色 显然不能满足实际应用的需要 由此展 开了各种单基色 LED 乃至全彩 白色 LED 的研究 由于不同半导体材料的能带 差异各不相同 激发出来的光波波长也各不相同 所以 采用不同的材料可制成不 同基色的发光二极管 因此 半导体材料的开发理所当然地成为了基色研究的重 点 新型半导体材料和荧光材料的应用 能够提高 LED 的电光转换效率面对 LED 拥有的诱人前景 科技人员对单基色问题给予了相当的关注 但同时也不得不对 LED 的亮度问题展开研究 因为亮度在很大程度上也左右着 LED 的应用推广 70 年代中期开始 当人们在半导体中引入其它元素而获得不同单色光的同时 还 发现 LED 的发光效率也有变化 一系列材料的开发 特别是高效 GaAlAs 和超高 效 InGaAlP 发光材料的成功开发使 LED 的电光转换效率大大提高 为 LED 的亮 度提高奠定了坚实的基础 另一方面是荧光粉材料的开发 虽然将紫外光转换成 白光的荧光粉 最初的紫白转换效率很低 使得白光 LED 的发光效率只 4 5 流明 瓦 lm W 随着荧光粉技术的改进 白色高亮度 LED 的光效已增加 15 20 lm W 这个值已经介于白炽灯 14 lm W 和紧凑型荧光灯 50 87 lm W 之间 用于照明的 广阔前景已经初露端倪 可以预计 LED 的发光效率还会随着荧光粉等相关技术 的发展而得到一步的提高 LED 的亮度与寿命是一对矛盾通常情况下 3 5V 供电时 流过 LED 的工作电 流在 20mA 左右 属于正常工作范围 寿命可以达到 10 万小时甚至更长 当电压上 升到 3 8V 时 通过 LED 的电流则会上升到 50mA 超过了 LED 正常使用的标准 LED 的寿命会大幅度缩短 光衰减会大大加快当电压达到时上的电流则会达到 4 2V LED 光衰减极大而且会很快烧毁因此我 110mA LED 们在使用时需要使用 一定的限流措施从而兼 LED 顾亮度和寿命两方面 LED 的产业化与社会应用紧 密联系在一起而且的研发能否从应用的要求出发极大地影响着 20 世纪 50 年代 LED 应用推广的步伐世纪 20 世纪 50 年代第一款现代意义上的 LED 诞生后 商用 的红外 LED 则被迅速地应用到了感应等光电领域 60 年代第一款可见光 LED 研 制成功后 Monsant 公司更是直接将商用的红光 LED 用作了指示器 HP 公司则是 将商用的红光 LED 用于了电子显示设备 由于这些公司在电子设备中大量使用 LED 使 LED 的应用得到了大力的推广 LED 前景十分美好 LED 的应用虽然已经具有了很广的范围 很大的规模 但 是 由于 LED 拥有很多社会应用所需的优点 相关技术也有很大的发展空间 因此 LED 有着更为美好的前景 LED 优点众多 技术发展的空间很大目前技术条件下 LED 已经显示出了 众多的优点 一是寿命超长 业内公认的平均值达 10 万小时 可期望目标将会 达到 25 万小时 二是色彩丰富 LED 已经实现了多个波长的单基色 有红 琥 珀黄 黄 绿 蓝等 基本满足了应用领域对 LED 色彩的要求 随着更多新材料 的开发 还会实现更多的基色及至全彩色 三 稳定可靠 在 LED 的寿命期内 LED 差不多都能稳定的工作 维护工作量极小 四 电气安全性高 LED 一般工作在低 电压 6 24V 小电流 10 20mA 情况下 属弱电级工作器件 有较好的电气 安全性能 五 节能环保效率高 在同等亮度下 LED 的耗电仅为普通白炽灯的 1 10 而且不存在有害金属汞污染等问题 符合社会发展趋势 六 应用灵活性好 LED 可进行低压供电 也可 110V 220V 电源供电 加上单粒 LED 的体积小 芯 片更小 只用 3 5 平方毫米 大大方便了工程应用 七 受控制能力强 现有的技 术已经可以实现 LED 的亮度 灰度 动态显示 分布控制等 是其它发光装置 无可比拟的 八 抗震性能优越 LED 的坚固 耐震 耐冲击性能 超过了目前所 有其它类型的电光源产品 九 响应速度快 LED 的响应速度在毫秒级 可以自如有 效地应用于显示屏 汽车刹车灯 相机闪光灯等 十 显色性能良好 白色 LED 目前的显色指数 Ra 达到了 70 以上 色温范围从 3600K 到 11000K 随荧光粉不 同而变 而且已经获得了实验室提高的方案 另外还有亮度高 无干扰 方向性 好等等也是十分有用的优点 采用具有中国自主知识产权的技术 成功封装了 功率高达 1500 瓦的 LED 光源 这是目前世界功率最大的 LED 光源 而深圳 2007 年 LED 技术论坛峰会 上 亿光电子工业股份有限公司 全球光电子产业 领导厂商 则展示了高亮度 LED 的最新技术 并宣称他们已经成功地开发出了 100 lm W 的高效率 高亮度 LED 有人预计 LED 的最终发光效率可以达 200 lm W 而目前大部分家用照明采用的白炽灯 其光效约为 8 lm W 总之 随 着技术的发展 LED 的优点会更优 优点会更多 应用范围会越来越广 应用的 程度会越来越深入 应用规模会越来越大 12 13 3 33 3 发电机材料选择与应用发电机材料选择与应用 用永磁体励磁的电动机 传动装置和发电机是基于永磁材料的法拉第定律 和洛仑兹力定律进行工作的 它是一个世界性的课题 因为它可以实现省能源 高效率 减少污染等多种目标 当今世界是以计算机为中心的信息产业推动着 全球经济的发展 而计算机则注重保证其驱动器按所期望的性能工作 容易携带 更换 小的占用空间 节省能源等 所以用于小电机中的永磁材料必须具有高新 性能 在此介绍以下永磁材料 14 18 开发高新优质磁性材料必须与物理 固体化学 冶金学等方面密切合作 从 材料成分与微观结构上去探究 传统和新型永磁材料的成分与结构特征对比 可见新型永磁材料实现了基本磁性元素 Fe Co 与众多的性质与作用很不相同的 但可导致结构多样化的非磁性元素巧妙组合 达到使材料具有最佳磁性和优异综 合技术特性之目的 3d 过渡金属 Fe 和 Co 有高的 Ms 和 Tc 是磁性基本元素 4f 稀土族金属 Ce Pr Nd Sm Gd Tb Dy 具有高磁晶各向异性和高轨道磁矩 与 3d 金属或包含 B N 等元素的化合物是超磁体的基础 稀土永磁三代产品正好 满足上述条件 它们各有所长 目前的研究工作集中在 500kJm3 磁体在技术上的 重复性和开发高矫顽力 Sm2Fe17Nx 粘结磁体 纳米复合磁体上 纳米复合磁体 纳米复合磁体就是由高 Ms 的软磁相和高 Hc 的硬磁相而以纳米 1 则对标准圆柱塑料齿轮 20 h a 1 的最少齿数可以取 到3 这也是很多塑料齿轮可选用少齿数的一个重要原因 3 压力角 压力角是作用线与节线相交所成的锐角 它指出了啮合齿轮副的压力作用 方向 在米制金属齿轮设计时 压力角可取20 14 5 15 17 5 22 5 25 和30 需要指出的是增大压力角对减小齿轮最少齿数有利 但 减小压力家则对减小传动中的回差有利 因此 压力角的选择不能任意扩大和 降低 在各国标准中 压力角一般规定 20 在塑料齿轮设计时 我们推 荐使用 另外 我们还可以根据实际应用情况选择其它压力角值 例如 为增 大重合度降低噪音可选用 为提高承载能力提高轮齿强度可选或 甚至还可以 选择双压力角齿形 即轮齿两侧为不同压力角的渐开线齿形 4 变位系数 渐开线齿轮传动的可分性是变位的理论依据 在实际设计时 齿轮变位主 要考虑四个因素 一是改善齿根强度 二是调整装配中心距 三是利于修正齿 形干涉 四是调整滑动率使之接近或相等 对于塑料齿轮而言 这些都是选择 变位系数的重要依据 另外 基于塑料齿轮 结构定模数 的设计思想 在塑 料齿轮变位系数选择时还要考虑与模数相结合 防止因变位致使齿形变形过大 而且这也有利于齿形的收缩设计 对于塑料齿轮 推荐的变位系数取值范围是 0 x m 2 5 齿顶高系数 在塑料齿轮设计时 齿顶高系数可以根据使用状况选择长齿制 ha 1 正常齿制 ha 1 和短齿制 ha 1 长齿制利于提高齿轮副的重合度 降 低噪音 提高承载能力 短齿制则重在提高齿根的弯曲强度 6 顶隙系数 顶隙的主要作用是利于润滑油的流动 并避免两齿之间的碰撞 在金属小模 数齿轮设计标准中规定顶隙c 0 35 由于塑料齿轮多工作在无润滑环境中 而 且某些塑料具有自润滑性能 故顶隙的选择根据实际情况进行选择 推荐顶隙 系数的选择范围是 c 0 1 0 35 4 1 34 1 3 相关结论相关结论 齿轮 附录1图1 图2和图3是主传动齿轮正面反面侧面效果图 传动外援有 81个齿 外径44 6毫米 齿轮根为1 5毫米 中部有直径2毫米的贯通孔 主传 动齿轮上部有同心齿轮 外缘有10个齿 齿轮厚1 2毫米 直径2 2毫米 齿轮 根为3 4毫米 定子 附录 1 图 12 和 13 是定子设计的效果图 图 12 零件镶嵌在图 13 零 件的上部 两铁质定子片呈 45 度角交叉 定子轴直径 2 毫米 长 35 毫米 线 圈绕在两铁质定子片内部 线圈上下有绝缘塑料片垫称 装配过的定子底部固 定 转子 附录 1 图 4 和图 6 是转子正面效果图 转子正面有 12 个棘轮巢 棘 轮附件零件匹配棘轮转子巢 转子正中有贯通孔 直径为 2 毫米 附录 1 图 5 和图 7 是转子反面效果图 转子内镶嵌永久磁铁 磁铁内径 4 毫米 外径 11 6 毫米 厚度 8 毫米 磁铁有一定重量 在压动时动力转化为惯性动量 再加上 转子本身有质量 根据质量与惯性的关系 质量越大惯性愈大 惯性动能才能 长时间持续 棘轮与棘轮附件 附录 1 图 8 和 9 是棘轮设计的效果图 图 10 和 11 是棘 轮附件设计的效果图 棘轮上部有与转子同心的贯通孔 直径为 2 毫米 棘轮 镶嵌有从动齿轮 外缘有 10 个轮齿 直径 1 2 毫米 厚 10 毫米 齿轮根为 1 5 毫米 外缘参见附录 2 棘轮与棘轮附件装配效果图图 1 装配系统 定子与转子装配效果图参见附录 2 图 2 和图 3 主动齿轮与电机 装配效果图参见附录 2 图 4 图 5 图 6 系统转速 主动齿轮 81 个齿直接驱动 棘轮上的 10 个齿 线速度为 8 1 比 1 线圈匝数的计算 线圈匝数在满足研究设计的 3 盏以上的 LED 发光 又可 以为电容充电 线圈绕在同轴上 4 24 2 电机部分设计电机部分设计 4 2 14 2 1 电机参数及相关计算电机参数及相关计算 手压发电机采用外转子结构形式 如图 10 所示 转子由机壳 磁环和轴组 成 磁环采用磁性能较强的粘结铁硼 NdFeB 材料 注塑成型 工艺简单而 价格便宜 内圆充磁 l2 个极 表面磁场可达 0 l9 T 以上 定于铁心为 9 槽结 构 采用熔槽绝缘或绝缘片均可 齿上绕制三相集中绕组 采用人型接法 铁心 内孔压人含油轴承 图 11 外转子结构图 图 12 定转子展开图 将发电机的定转子切断展开如图 11 所示 从图中可以看出 定子的齿数 1 4 7 A 相 与转子的 N 极相对应 在齿数 1 4 7 上同方向绕制线圈并串 联起来就构成了 A 相绕组 B 相和 C 相绕组以同样的方法绕制 然后将三相绕 组末端联接成人型 始端作为三相输出端 发电机输出线电压的有效值为 U 3K Wn 式中为电势系数 为每相绕组线圈数 为每极磁通 为转子转 K W n 速 发电机输出交流电压的额率为 60 np f 式中 n 为转子转速 P 为转子极对数 典型的永磁交流发电机技术数据 额定电压 7V 额定频率 3000Hz 输出电 流 300mA 额定转速 3000 r min 外形尺寸29106mm2 4 2 24 2 2 发电机的结构特点发电机的结构特点 发电机定子与含油轴承是压配台 通过轴承铆接将定子固定到安装板上 如图 3 所示 安装板上有四个孔用以与整机固定 还有两个齿轮轴用以装配增 速齿轮 齿轮采用塑料注塑成型 用卡圈固定到轴上 发电机轴身端装有粉末 冶金齿轮 有趣的是电机出厂时并不装增速齿轮 而是由用户自行配套 安装 板上齿轮轴之间及与轴齿轮之间的中心距应保证足够的加工精度 以确保齿轮 的啮合质量 图 13 安装板示意图 前面讲到 发电机的额定转速为 3000r min 若变为适合手摇的速度就需 要增加两级增速齿轮 轴齿轮的技术参数 Z1 10 m 0 6mm 见附录 两个增 速齿轮为 Z2 45 m 0 6mm 见附录 增速比 t 20 2 手摇转速则为 148r min 2 5r s 通过齿轮组将手摇的速度变为 25r s 正好适合人的操 作 4 2 34 2 3 发电机的使用特点发电机的使用特点 这种发电机主要用于小型蓄电池充电 因而需要将发出的三相交流电通过 全波整流变为直流电 其电路如图 4 所示 图 14 三相全波整流 图 15 三相交流电压波形 图 16 三相全波整流电压波形 图 4 中采用 6 个相同的 IN4001 二极管 D 组成三相全波整流电路 三相交流 发电机输出的电压如图 5 所示 额定值为 7V 经整流后输出电压如图 6 AB U 所示 电解电容器采用 470 F 25v 其充放电的特性可保证在手摇的间歇之间 对蓄电池进行充电 发电机输出的线电压与整流后的空载直流电压有一定的关系 根据电子学 原理得 三相全波整流波形的脉动幅度是 1sin60 P UU 式中是脉动幅度电压 是正弦半波幅值电压 比如有效值为 7V 的U p U 线电压 其半波幅值电压为 7210 P UVV 那么脉动幅度电压 10 1sin60 100 1341 34UVVV 输出电压平均值 是从 60 120 积分得 d U 120 60 1 3 2sin1 359 45 dABAB UUdUV 三相全波整流的直流电压为交流电压的 1 35 倍 即直流电压高于交流电压 5 小小结结 本文主要研究了小型手压式机械自发电 LED 台灯照明系统 分析了普通型照 明电路 设计了概念型照明电路 研究改进了环保型照明电路 又所根据选择 的耐用的自发电机 制作出了小型发电机零件的三维图形 零件装配后的三维 图形且更能直观地分析发电机结构和功能 在方便人们使用的条件下 电机设 计的小巧耐用 又符合人们日常审美情趣 我认为对系统的每一部分研究都是必要的 是理论研究与实践的有机统一 由于论文篇幅字数的要求 实际的实验室条件的不允许 以及种种因素的制约 使得本文研究显得不足 本次实物的调试也存在一些不足 希望将来条件允许 时间允许 用理论与大量的实践结合后能够使得研究问题有一个圆满的解决 希望本次研究设计能够为生产自发电照明系统的企业带来最好的经济效益 使得企业更适应市场的需求 使其具有广阔的市场开发前景 也希望本次的研 究能为人们提供科学知识 使得人们生活走近科学 让多彩生活走进更加时尚 致谢致谢 首先感谢母校 河南科技学院的辛勤培育之恩 其次 感谢新科学院给 我提供了很好的设计环境 河南科技学院的各位领导 老师和同学对我的学习 给予了很大的支持和帮助 我在这里不仅体会到了学习的乐趣 而且也感受到 了集体给我的关怀 在此谨对他们表示衷心的感谢 论文结束之际 感谢我的 指导老师 他们专业知识丰富 才