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論文中文名稱:路面發電系統設計與開發 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Design and Development of the Roadway Electric Power Generation Systems [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:機電學院
系所名稱:製造科技研究所
畢業學年度:103
畢業學期:第一學期
中文姓名:顏文奕
英文姓名:Wen-Yi Yan
研究生學號:101568066
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2015/01/26
指導教授中文名:丁振卿
指導教授英文名:Chen-Ching Ting
口試委員中文名:鍾清枝;張合
中文關鍵詞:CCT實驗室、路面發電裝置、曲柄連桿。
英文關鍵詞:CCT laboratory, roadway electric power generation system, crank and rod connector.
論文中文摘要:本論文主要在對行人路面發電裝置與車道路面發電裝置進行設計與開發,並且對行人路面發電裝置進行效率量測。路面發電裝置用於擷取作用在路面之能量,並轉換為電能輸出。行人路面發電裝置透過壓縮裝置擷取能量,擷取之直線運動能量以自行設計之曲柄連桿裝置轉換為旋轉能,並透過齒輪組驅動發電機,壓縮後之路面發電裝置透過彈簧搭配線性軸承之復歸機構恢復初始裝置高度與延長工作時間;行人路面發電裝置使用以壓縮空氣為動力之衝擊裝置進行效率量測,模擬行人重量70 - 95 kg、衝程為5 mm 及10 mm、進行單向及雙向衝擊之能量擷取測試。另外,對發電機本身進行效率量測,以電動機直接驅動發電機與編碼器,再使用LabVIEW擷取卡搭配電腦LabVIEW程式進行效率量測。結果顯示,以80 kg力量衝擊衝程10 mm、雙向衝擊能量擷取裝置之行人路面發電裝置的條件,得到發電效率4.416 %、輸出功率為0.399 W。另外,車道路面發電裝置包括傳動機構、齒輪組與發電機模組,擷取車輛行駛中施予路面的能量,同樣使用曲柄連桿裝置轉換直線運動能成旋轉能,傳動機構中設計五組曲柄連桿裝置以增加擷取能量密度及提升啟動扭矩,復歸機構以法蘭型線性軸承搭配彈簧將被壓縮之壓條恢復原始高度。
論文英文摘要:This article aims to design and develop the roadway electric power generation systems for capturing the input energy from travelers on foot and vehicles including their working efficiency measurements. The developed roadway electric power generation systems are to transfer the input energy on roadway to the electricity. In process, the system uses crank and connector to convert the linear motion to the rotational motion and furthermore drives the electric generator with help of the gear set. The springs are applied for recovery of the compressed piston in the system and also to extend the working duration. Moreover, the working efficiency measurement uses the air piston to simulate the input forces of the people's weights from 70 kg to 95 kg. The strokes for measurements are 5 mm and 10 mm respectively. The types for energy harvesting are divided into uni- and bidirectional driving. This work also uses electric motor and encoders with help of the LabVIEW capture card and program to measure the working efficiency of the applied electric generator. The results show that the input force of 80 kg, the stroke of 10 mm, and bidirectional driving have received the working efficiency of 4.416 % and the output electric power of 0.399 W. In addition, the system for capturing the input energy of vehicles is made of transmission, gear set, and electric generator, which uses the similar crank and rod connector to convert the linear motion to the rotational motion. The transmission uses five crank and rod connectors to increase the capturing energy density, furthermore to increase the starting torque. The springs and the flamge linear bearings are applied for recovery of the compression.
論文目次:目 錄

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 文獻回顧 3
1.3研究動機與目的 5
第二章 基礎理論 6
2.1行人路面發電裝置 6
2.2車道路面發電裝置 7
2.3路面發電裝置轉速影響分析 7
2.3.1 傳動軸轉速 7
2.3.1.1時間分析 8
2.3.1.2行人速度與壓縮時間 9
2.3.1.3車輛速度與壓縮時間 9
2.3.2 偏置曲柄滑塊機構 10
2.3.3 單向軸承 10
2.3.4 電磁感應發電機 12
2.4 路面發電裝置之效率量測系統 13
2.4.1 路面發電裝置效率 13
2.4.2 衝擊裝置 14
2.4.2.1衝擊裝置之力量控制 14
2.4.2.2調壓閥 15
2.4.2.3衝擊時間控制 15
2.4.2.4五口二位閥 16
2.5 發電機效率量測 16
2.5.1 發電機效率 16
2.5.2 三相電動機效率 17
2.5.3 編碼器原理 18
第三章 實驗架設 20
3.1 行人路面發電裝置 20
3.1.1 曲柄連桿 21
3.1.2 單向軸承 23
3.1.3 齒輪組 23
3.1.4 復歸機構 25
3.1.5 防水 26
3.2 行人路面發電裝置效率量測系統 28
3.2.1 衝擊裝置 28
3.2.1.1雙動氣壓缸 29
3.2.2.2 三相橋式整流電路 32
3.3 發電機效率量測 32
3.3.1 電動機 34
3.3.2 LabVIEW程式 34
3.4 車道路面發電裝置 37
3.4.1 曲柄連桿 37
3.4.2 齒輪組 39
3.4.3 復歸機構 39
第四章 結果與討論 41
4.1 行人路面發電裝置效率量測 41
4.1.1 電磁感應發電機效率量測 41
4.1.2 往復雙向衝程能量擷取機構 46
4.1.2.1 衝程5 mm 46
4.1.2.2 衝程10 mm 53
4.1.3 單向衝程能量擷取機構 60
4.1.3.1 衝程5 mm 60
4.1.3.2 衝程10 mm 67
4.1.4 行人路面發電裝置傳動效率 74
4.2 行人路面發電裝置防水 75
4.3 行人路面發電系統展示 77
4.3.1 三相橋式整流電路控制盒與LED燈板 77
4.3.2 電力並聯 78
4.4 車道路面發電裝至設計與探討 79
4.4.1 曲柄連桿 79
4.4.2 復歸機構 79
4.4.3 齒輪組 81
4.4.1發電機模組 81
第五章 結論 82
第六章 未來展望 84
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論文全文使用權限:不同意授權