基于超市购物推车的自发电结构设计

2014-07-27尹凌鹏方坤礼徐建亮邓玉娟周建锋

创新科技 2014年8期

关键词：购物车车轮发电机

尹凌鹏方坤礼徐建亮邓玉娟周建锋

（衢州职业技术学院，浙江衢州 324000）

基于超市购物推车的自发电结构设计

尹凌鹏方坤礼徐建亮邓玉娟周建锋

（衢州职业技术学院，浙江衢州 324000）

提出了一种基于超市人力推车的人力发电购物车车轮。该车轮需要外界推力，从而通过推力转化能量，实现购物过程发电的目的。本装置通过在购物车车轮中安装相应的发电设施，在车轮转动时带动发电装置，发出的电能存储于蓄电池中，待使用时再取出，实现了绿色、环保、节能的目的。

购物车；发电；推车；车轮；绿色

大多数顾客在大型超市购物时都需要推着一辆购物车，如果给超市购物车安装发电部件，就能将购物车移动过程中产生的一部分动能转化为电能，并将其储存起来，再将储存的能量通过传输设备，转移到超市供电中心，为超市用电提供支持。

用购物车发电，存储电的蓄能方式在欧美等发达国家已经开始应用，而在我国该技术尚未推广。

1 总体方案及要点

1.1 整体机构优化分为两部分：发电部分机构优化和传电部分机构优化。

发电部分，为了使购物车轮子转动速度能够符合发电机500～2 000转／分钟的转速标准，必须通过相应的传动机构实现。同时要保证机构运行时的平稳性及长效性。

传电部分，购物车在设计时为了适应顾客购物时的舒适性，轮子的设计为万向轮，在运行过程中，轮子的转向完全随机。所以需要设计合理的机构才能满足可靠传电的功能。

1.2 转换电路设计，电路从整流、滤波、稳压几个部分进行设计优化。

整流电路的作用是将交流电变换成直流电；滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波；稳压电路用于维持输出电压稳定。

图 1 发电超市购物车整体方案图

2 关键技术和主要技术指标

该实用新型发电购物车，包括车体、车篮、放电电路、蓄电池、电刷、万向旋转装置和发电轮；它的工作过程是:该购物车在行进过程中通过安装在车轮上的发电装置发电。车轮转动，带动发电机发电，电能由发电装置发出，经过传电装置，发出电能传输至蓄电池存储。待到工作人员将购物车运送到指定位置，打开放电电路，将电能统一存储。

图 2 自发电购物车结构图

3 设计中的问题及分析

3.1 放电的效率。为了保证顾客在购物过程的舒适度，设计过程中就需要更多地考虑系统运行的连贯性，保证整个系统放电的效率。这是在机械结构设计和控制电路设计过程中都要注意的问题。同时配合一些电机检测设备，通过发电机低速乃至零速均能稳定加载，能够十分准确地检测出发电机的效率[2]。

3.2 电路。因齿轮转动速度及方向变化的随机性，故发电机输出的是交流电，须通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压，由于此脉动的直流电压还含有较大的波纹，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压，这时的电压还会随负载和温度的变化而变化，所以还需接稳压电路，维持输出电压稳定，再对蓄电池充电，使发电机产生的电能变成化学能。

3.3 使用寿命。电机的转速约1 500 r／h，在高速运行状态下产生热量、噪音与摩擦力，这势必影响电机及整个机构的使用寿命，在测试过程中应予以考虑，使用优化设计或使用耐磨材料等方式予以解决。

3.4 功率。购物车能够发出5～6W功率，而这部分能量由人力（顾客）推动购物车来获得。以购物车为研究对象，如以购物车平均速度1m／s计算，根据计算P=F×v，F力为5～6N，即顾客输出约0.5 kg的力。

3.5 发电量。一个大型超市每天大约有200～500辆购物车同时运行，每辆购物车以5W功率发电，以400辆每天10小时计算，每年工作1 825小时，超市购物车发电较其他自然力发电（如风力发电）较稳定，如果大面积推广，将是一笔巨大的能源。