一种利用电梯上下运动进行发电的设计方案

一种利用电梯上下运动进行发电的设计方案

A design scheme for generating electricity by using elevator up and down motion

广东广都电扶梯部件有限公司何先学 / HE Xianxue

华南理工大学何焕锋/HE Huangfeng

随着电梯的普及，电梯的能耗问题越来越受到人们的重视。人们已经在研究和利用利用电梯的上下运动来发电,并用蓄电池储存起来，可提供给轿厢照明、应急灯及风扇用，以实现更科学地利用能源。本文提供了一种利用电梯上下运动进行发电的设计方案。

１，设计方案

1.1，本案发电系统设计思路及目的

该发电系统安装在电梯轿厢上，随电梯轿厢运动，由相关机构带动发电机运转发电。如图１所示，该发电系统由驱动机构、转向控制机构、转速调节装置、直流发电机、稳压控制器、蓄电器等组成，蓄电器所储存的电量可供给ＬＥＤ照明、紧急呼叫电话和应急灯用，也可通过逆变器转换成交流电；

尤其是在市电停电下作为备用电源使用。

1.2，工作原理

如图２所示，直流发电机、转速调节装置、转向控制机构及驱动机构均安装在轿顶的底座上。将一条钢丝绳上端固定在井道顶面，顺着井道垂直向下，下端连接张紧配重；钢丝绳穿过驱动机构。

其工作原理是：当电梯向上或向下运动时，钢丝绳在摩擦力的作用下带动驱动机构的摩擦轮旋转，驱动机构通过动力输出轴把运动转给只能单向输出的转向控制机构，转向控制机构把运动输入到速度调节装置，通过速度调节装置带动直流发电机发电。

2,结构设计

2.1,驱动机构

本案的驱动机构由导压轮、摩擦轮、连接板、动力输出轴和导压轮轴组成。如图3所示，导压轮与轴是间隙配合，可自由转动；摩擦轮与动力输出轴通过键紧配合。悬挂在井道顶面的钢丝绳穿过摩擦轮和导压轮，在张紧配重的作用下，保持钢丝绳与摩擦轮的摩擦力。连接板安装在动力输出轴上，可自由摆动。动力输出轴的法兰端与转向控制机构的动力输入轴连接。如图4所示，连接板上安装导压轮的孔为长型孔，可左右移动，调节钢绳与摩擦轮的包角。

2.2,转向控制机构

2.2.1,机械结构

本案所述的转向控制机构为双转向输入，单转向输出机构，由机座、主动齿轮、从动齿轮、同步轮A、同步轮B、同步带、单向输出轴和紧固用的螺栓组成。如图5所示，驱动机构的动力输出轴法兰端用螺栓紧固在主动齿轮上，主动齿轮与单向输出轴之间是采用单向滚动轴承连接，主动齿轮中心孔与单向滚动轴外圈通过键紧配合，单向输出轴与单向滚动轴承内圈通过键紧配合，如图6所示；从动齿轮与从动轴之间也是采用单向滚动轴承连接，其单向滚动轴承转向与前者同向；同步轮B和同步轮A分别与单向输出轴和从动轴通过键紧配合,由同步带传递转动。

2.2.2,工作原理

假设需求单向输出转向为逆时针，则所采用的单向滚动轴承为逆时针传动，顺时针空转。

当电梯上升时，钢丝绳带动摩擦轮顺时针旋转，驱动机构的动力输出轴则顺时针旋转，带动主动齿轮顺时针旋转空转，驱动从动齿轮逆时

针传递转向，同步轮A则逆时针转动，同步带驱动同步轮B逆时针转动，

从而实现了单向输出轴逆时针转动。相反，当电梯下降时，钢丝绳带动

摩擦轮逆时针旋转，主动齿轮直接通过单向滚动轴承带动单向输出轴逆

时针转动；同时，主动齿轮带动从动齿轮顺时针传递空转。

2.3,转速调节装置

如图7所示，本案所述的转速调节装置由带轮A、带轮B、三角带构成，带轮A通过键安装在转向机构的单向输出轴上，带轮B通过键安装在直流发电机的输入轴上。

其调速原理：通过更换直径大小不同的带轮A和带轮B，可把输入直流发电机的转速控制在一定范围内。

3，结语

本文所阐述的设计方案，提供了一种利用电梯的升降运动来发电的有效思路；

其产生的电能经过稳压控制板后，由蓄电池储存电能，可以供给低耗电的设施使用；尤其在是停电时，及时提供电能给轿厢内通风、照明和通话设施等，具有积极的意义。

参考文献

【1】［塞尔维亚］斯洛博丹N 乌克塞维克（Slobodan N Vukosavic）.电机.机械工业出版社. 2015.

【2】戴文进，徐龙权，张景明.电机学.清华大学出版社.2008.

【3】丁树模 .机械工程学. 机械工业出版社 .2010.