PDF《（题目：旋转发电技术新应用）》

(题目:旋转发电技术新应用) (English Title: New Application of Generate energy by Rotate way.

) 学生: 薛超 学号:

967409 指导老师: 郭炳宏 摘要手摇发电仅能应用在手电筒或收音机等个人产品上吗?节能省电是否一定要高科技且高花费的太阳能?每 天经过旋转门所花费的力量落是能产能电能,Dyna Lamp 不仅是个旋转门更是个大型发电机,且完全靠人力 产生电能的发电机.外型抛弃现今户外旋转门死板的外型,改以仿生的曲线让旋转门也能成为大型公共艺术, 使门不仅是区隔空间的设施,而是对地球更友善且让人使用更有意义的户外设施. 关键词: 手摇发电、旋转发电、旋转门、公共设施、手摇发电效率、LED. 1. 绪论(或 前言) 旋转门(Revolving door)以是不少企业大楼必备的 设施,他可以让大楼门面看起来更气派,且有节省 冷气电费及防盗等功能,现已有工程师将发条发电 机装设在室内旋转门底下,收集人体通过的能量. 然而户外旋转门的创新设计却寥寥无几.有鉴於此, Dyna Lamp 的设计希望能够改善现有户外旋转门, 举凡学校、公园等公共场所.改善现有户外旋转门 夜晚照明电力浪费的问题. 图1. 荷兰地铁站自主发电旋转门 以东海大学围墙旋转门为例,目前门口所使用照 明器材为T9型日光灯管,总共有四座旋转门8根灯 管,每天照明时间为1800~0600共8小时,每年需要 的电费如下: 8根*16W*8hr*365天/1000*3元/度=$ 1121.28 NTD/年 使用新型旋转门电技术可替学校至少省下一年 1121元的电费,且日光灯管不管是制程或回收,所 使用的材料都会对地球造成极大负担,根繁Ｊ 的统计,台湾地区一年的废日光灯管的数量接近一 亿支(九千六百万支)平均每支日光灯的含汞量为 〃一二毫克.过去由於技术不够成熟,废日光灯 管随一般垃圾由清洁垃圾车进入掩埋场,其释放 出的汞及萤光粉对生物和人体都会有间接、长期、 慢性的伤害.Dyna Lamp 所使用的 LED灯泡不仅使 用期限更久更省电且可望解决上述回收问题. 图2.现有户外旋转门 -9-1- 2. 相关技术及资料L集、市场调查分析 西元

1831 年,法拉第发现:如果 在线圈中间有一个磁场,原先没有电流 的线圈,会因为线圈内的磁场发生变化 而产生电流,这个发现使得电和磁之间 的关系更为密切,利用电与磁之间的相 互作用,法拉第制造了人类史上的第一 部发电机.发电机的二个主要部分为: (1)产生磁场的磁铁.(2)装在磁铁中间, 能自由转动的多匝线圈.当以动力使线 圈在磁铁的两极间快速转动时,通过线 圈的磁场大小就不断地随时间改变,这 时线圈内便有感应电流产生,此电流可 经电刷导出,提供使用. 图3. 发电简图 图4. 手摇发电简图 表1.感应电流的大小、方向与各相关条件关系 磁铁磁性强弱 磁铁相对 运动 速率快慢 单位长度 线圈匝数 多少 线圈感应 电压/感应 电流大小 强快多最大 弱慢少最小 2-1 现有产品 现有手摇发电产品以充满於我们日常生活中, 举凡手电筒、收音机,到现有的100美元笔电计画、 手机等,显示手摇发电在现今已是非常成熟且廉价 普及的环保发电方式. 图3. 手摇发电收音机 图5. 手摇发电手电筒 图6. Driebergen-Zeist 地铁站自主发电旋转门 2-2 设计优点 目前现有人力发电旋转门多以室内为主,且须 至於地板下,不管是成本或维修多不方便.Dyna Lamp 可适用於各种户外旋转门轴或可旋转之设施 或公园游乐器材.安装容易仅需外挂於转轴即可发 电,内部避震器及微调沟槽可适用於直径 150mm~100mm转轴. 动能 磁位能 电能 -9-2- 3. 设计构想展开 图7. 1st concept 把灯具不对称外挂於门轴旁,此方式虽更容易 安装不需拆下旋转门,但会有齿轮不易卡到发电机 等问题. 图8. 灯罩外型 外型以仿生花朵,白色灯光象徵白色之花片, 绿色萤光环仿花冠外型,当门轴转动时会让绿色萤 光环短暂发光,象徵营养(动能)进入花朵(灯罩). 图9. 旋转门造型 旋转门(Revolving door)以叶片造型为主,放弃现有 死板监狱造型,改以曲线仿生造型象徵叶子. 图10. Image 4. 草模、3D电脑模型、三视图与制程说明 图11. 灯罩 图12. 发电机 图13. 内层 -9-3- 图14. 底座 表2. 材料及制程 零件 材料 制程 灯罩 半透明PC 射出成型 发电机 塑料&金属 射出成型 内层 不锈钢 金属冲压 底座 塑料 射出成型 图15. 爆炸图 图16. 不锈钢旋转门 5. 成品模型(正模)照片与使用情境 图17. 左.夜晚发光 右.白天充电 -9-4- 图18. 左.充电中 右.黄昏情境 图19. 情境 图20. 灯具外型 图21. 灯具外型 图22. 发亮效果 图23. 发电机内部 图24. 发电机 5-1 发电机设计 发电机后方之弹簧具有避震效果,由於旋转门 轴为了安装需要无法完全浮贴,须有间隔方便安装, 固旋转时会摇晃,此晃动不仅会造成发电机转轮容 易故障脱离,且晃动也晃造成门轴与发电机转轮无 发接触而影响发电效果. 转轮外层装置橡胶皮带增加与门轴的磨擦力, 一个发电机驱动4个LED灯泡. -9-5- 图25. 产品拆件图 表3. 灯具内装一览表 物件 数量 底座