毕业论文-小型自发电照明系统手压式发电机构系统设计Word文档下载推荐.doc
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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
3.1LED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
2.1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。
2.2小型自发电照明系统的分类
小型自发电照明系统的分类
太阳能供电式照明系统
机械能供电式照明系统
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。
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
2.3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。
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
2.4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
2.5小型发电机结构分析
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
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。
2.6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
手压机械发电机
整流电路
储能电容
蓄电池组
控制开关
LED
图5手压式机械能供电系统分析概图
2.7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
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K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。
R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小型手压式自发电照明系统的研究
3.1LED的发光原理分析
LED是由Ⅲ2Ⅴ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7P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8P-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
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