开关门发电系统.docx

开关门发电系统电量供给于门铃一、 摘要现阶段家庭大门一般是铜门，门上装有门铃，猫眼等辅助设备，可是一般大门在用过一年后，门上门铃就处于无效状态，现基于此现象，设计出一种发电系统，将开关门时，门相对于门轴的旋转运动的部分动能转化为电能储存起来用以供给门铃使用。关键词：开关门，动能转电能，门铃二、 报告正文1、 项目背景及研究意义 现代门的门铃为电池供电，且需要定时更换，更换下来的电池本身就是一种很大的污染物，而现阶段家庭住户大多没有更换门铃电池的习惯，导致门铃形同虚设，基于此，设计一种根据开关门旋转动能转化为电能的装置，使门铃可以有效的运行，且减少电池的使用量，达到节能减排的目的。2、 设计思路和工作原理2.1主要结构门轴处：2.2工作原理机械原理：门的转速较低，先用加速器(减速器)将门的转速放大，然后，加速器末端齿轮连接磁铁。发电原理：在门转动时，门轴处做切割磁感线运动产生感应电流。门轴处通过齿轮带动铜丝线圈内磁性飞轮高速旋转，从而实现切割磁力场的效果。蓄电原理：门铃处装有超级电容，将发出的电量储存起来。2.3工作过程 齿轮1静止，当开关门时，齿轮2被驱动，此时其绕着齿轮1公转的同时还在自转，而后经过加速器，将齿轮传动传到齿轮6，齿轮6带动磁铁在线圈中转动，使线圈切割磁场产生电流，而后将电流输入超级电容保存。3、 主要数据及可行性分析、论证Z1=135，Z2=15，Z3=30，Z4=15，Z5=75，Z6=15,门转速WH=0.4 rad/s，磁场强度B=0.6T，线圈N=400截面面积S=7cm2.经计算可得W2=4 rad/s，W6=40 rad/s，电动势Em=5V。达到发电要求。4、 节能减排效益数据分析相关数据： 数据分析：5、 创新点及应用价值 5.1创新点： 1、将发电系统整合到门轴处，利用开关门时门的动能发电充分利用门的动力。 2、通过加速器将速度放大，达到发电要求。 5.2应用价值 1、发电系统的引进，减少了电池的使用，在节能的同时，减少了电池回收对环境破坏的问题。 2、不用再更换电池，使门铃的使用期更长。6、 预期目的制作出实物，进行效益分析并撰写相关论文，同时申报专利。附1：免维护自发电门禁系统（国特）随着人们对安全与便捷生活理念的提高，搭载有电子锁得房门正在逐步的走进人们的日常生活。但是寻常的门禁系统8个月左右就需要更换一次电池。废弃的电池会给环境造成巨大的污染，也给垃圾回收带来巨大的负担。我们利用开关门中的机械能，将其转换为充电电池的电能，取代不可充电电池为电机提供能量。这样，既可以实现节能环保的理念，又可以减少人们在处理垃圾的支出。结构与功能：发电机的齿轮通过减速箱（或者杆件）与固定在门框上的齿轮啮合（或杆铰接）。当门开关时，齿轮（杆件）转动，带动减速电机发电。发出的电经过电路的整流和稳压后，以有利于延长电池使用寿命方式充电电池充电。通过计算与调节，我们所设计的免维护自发电门禁系统能够实现两个主要功能：1. 每天只需要开关2次门就能使储存到电池中的能量大于消耗的能量；2. 5年内不需对门禁进行维护。创新点：首次提出了自发电免维护系统的概念并设计制作了一套自给型门禁系统。所发电量能够满足甚至超过本系统所需能耗，真正地实现了免维护。附2：同以往项目相比的优点1. 将发电系统整合到门轴处，不会额外占用空间，影响大门的美观。2. 引进超级电容，解决充电电池寿命低和充电效率不高等一系列缺点3. 将电量应用于更常用且容易被废置的门铃，不仅节能减排，而且提高了门铃的利用率附3：手压手电筒原理发电机通常由定子、转子、端盖.机座及轴承等部件构成。 定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯、转子磁极（有磁扼.磁极绕组)、滑环、(又称铜环.集电环)、风扇及转轴等部件组成。 通过轴承、机座及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，通过滑环通入一定励磁电流，使定子成为一个旋转才磁场，定子线圈做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。里面只是一个直流发电机，手压时齿条带动电机转动产生电能，动能转为电能的一个过程，没有蓄电池的话是不能蓄存电的，它只能即时给灯供电（即手压时才亮不压就不亮了。现在市面上的这类电筒都是内置有可充电池的，当然有的是法拉电容代替。附4：法拉电容（超级电容）超级电容的特点：（1）充电速度快，充电10秒10分钟可达到其额定容量的95%以上；（2）循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达150万次，没有“记忆效应”，也不存在过度放电的问题；（3）大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率90%；（4）功率密度高，可达300W/KG5000W/KG，相当于电池的510倍；（5）产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿色环保电源；（6）充电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，长期使用免维护；（7）检测方便，剩余电量可直接读出；超级电容可做成超级电容模组，适合高容量的需求。应用举例1、快速充电应用，几秒钟充电，几分