一种自动扶梯能量收集装置

技术领域

本发明涉及一种自动扶梯能量收集装置。

背景技术

随着科技和社会的不断发展进步，自动扶梯的应用场所越来越多，包括商场，酒店，车站，地铁，机场等。据不完全统计，在以上应用场合中，自动扶梯一天的工作时间在12个小时以上，而在机场，火车站等公共交通设备中，自动扶梯更是整天运作。这些场所中自动扶梯的使用会带来极大的能量消耗。一组普通的自动扶梯一年的电能消耗量也可达7万千瓦。因此，对自动扶梯的节能量收集技术做研究是具备十分重要的实际意义的。

目前，自动扶梯有两个电机分别驱动阶级和扶手实现自动扶梯的正常运转，而扶手装置与下层的支撑钢在运动过程中存在摩擦现象，而当人乘坐自动扶梯时，人手的按压会进一步增加这种摩擦现象。而目前的技术没有充分利用这种摩擦现象实现能量收集。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种自动扶梯能量收集装置，实现自动扶梯运行过程中扶手运动过程中的摩擦能量回收。

技术方案：一种自动扶梯能量收集装置，包括摩擦电能量收集模块、能量转换模块和能量存储模块；

所述摩擦电能量收集模块置于自动扶梯的扶手与扶手下侧支撑钢之间，所述能量转换模块与能量存储模块置于自动扶梯内部，所述摩擦电能量收集模块与所述能量转换模块电连接，所述能量转换模块与所述能量存储模块电连接。

进一步的，所述摩擦电能量收集模块由上摩擦层材料、下摩擦层材料与电极层构成，所述上摩擦层材料固定在扶手背面，所述下摩擦层材料与电极层固定在支撑钢顶部，所述下摩擦层材料位于电极层之上。

进一步的，所述上摩擦层材料为具备摩擦电特性的导电材料，所述下摩擦层材料由导电材料和具备摩擦电特性的绝缘材料交替排列构成，所述电极层由绝缘隔片和导电材料交替排列而成。

进一步的，所述上摩擦层材料、下摩擦层材料与电极层的三层结构对应形成周期性排列的摩擦电单元，通过周期性的接触-分离实现能量收集。

进一步的，所述上摩擦层材料为铜。

进一步的，所述下摩擦层材料采用铜和PTFE材料交替排列构成。

进一步的，所述电极层采用铜电极，相邻的铜电极之间采用绝缘隔片隔开。

进一步的，所述能量转换模块采用整流电路。

进一步的，所述能量存储模块为可直流充电的蓄电池。

有益效果：本发明的自动扶梯能量收集装置，通过摩擦电能量收集模块利用自动扶梯运行过程中扶手与下层支撑钢之间的摩擦效应实现摩擦电能量收集，并通过能量转换模块将摩擦电产生的电信号转化为直流电信号，由能量存储模块实现能量收集，可以实现有效的能量回收利用。

附图说明

图1为本发明自动扶梯能量收集设备的结构示意图；

图2为本发明摩擦电能量收集模块的原理示意图；

图3为本发明摩擦电能量收集模块的电极层布线示意图；

图4为本发明能量转换模块的一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，自动扶梯10由多个驱动轮驱动501共同驱动。

本发明的自动扶梯能量收集装置包括：摩擦电能量收集模块200，能量转换模块30和能量存储模块40。摩擦电能量收集模块置于自动扶梯扶手201与扶手下侧支撑钢205之间，能量转换模块30与能量存储模块40置于自动扶梯内部。其中，摩擦电能量收集模块200和能量转换模块30以及能量存储模块40依次通过电导线连接。

摩擦电能量收集模块200由上摩擦层202，下摩擦层203与电极层204构成，其中上摩擦层202固定在扶手201背面，下摩擦层203位于电极层204之上，两者固定在支撑钢205顶部。上摩擦层202的材料为具备摩擦电特性的导电材料，下摩擦层203的材料由导电材料和具备摩擦电特性的绝缘材料交替排列构成，电极层204由绝缘隔片和导电材料交替排列而成。

具体地，本实例中，上摩擦层202采用铜，下摩擦层203采用PTFE 2031和铜2032交替排列的复合材料构成，电极层采用铜电极2041和绝缘隔片2042交替排列的复合材料构成。

其中，下摩擦层203和电极层204上下对应部分构成一组下摩擦层-电极对，即PTFE2031与正下方的铜2041构成一组摩擦层-电极对，铜2032和正下方的铜2041构成一组下摩擦层-电极对。同时，电极层204与能量转换模块30的导线布局方式如图3所示，依次间隔一个设置的一组铜电极2041通过导线502连接到能量转换模块的第一输入端口601，剩余的铜电极2041通过导线501连接到能量转换模块的第二输入端口602。

当驱动轮驱动扶手运动时，扶手与支撑钢之间以速度v产生相对运动，存在动摩擦，因而可以利用摩擦电能量收集模块实现扶手与支撑钢之间的机械能量并转化为电能。如图2所示，当扶手运动时，会带动扶手上固定的上摩擦层202移动，上摩擦层202与下摩擦层203的PTFE 2031接触，之后与PTFE2031分离并与铜2032接触，在此过程中，上摩擦层202与下摩擦层的PTFE 2031产生接触-分离现象，因此会在PTFE 2031表面积聚负电荷，在上摩擦层202表面积聚正电荷，而PTFE2031表面积聚的负电荷会由于静电耦合效应通过电极层204的铜电极2041流向能量转换器的端口601。当上摩擦层202继续以速度v向前移动时会与下摩擦层203的铜2032接触，因此积聚在摩擦层202上的正电荷会通过电极层204正对的铜2041流向能量转换模块的端口602。在上摩擦层202与电极层204的铜电极2041接触-分离后，上摩擦层202积聚的正电荷将全部经由电极层204流向能量转换器，因此上摩擦层202呈电中性。故而，上摩擦层202可以在扶手的带动下向前运动继续与下一个PTFE2031发生接触-分离现象。然后PTFE2031上的负电荷通过电极层204正对的铜电极2041流向能量转换模块的端口601；摩擦层202上积聚的正电荷再次通过电极层204下一个铜电极2041流向能量转换模块的端口602。以此循环，该模块可通过周期性的接触分离现象实现摩擦电能量收集。

如图4所示，端口601和端口602的正负电压信号通过整流电路603整成单向电压脉冲信号经由端口604和端口605给能量器40充电。其中，604为正电压输出端端口，605为负电压端口。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。