一種可穿戴式運(yùn)動發(fā)電儲能裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種可穿戴式運(yùn)動發(fā)電儲能裝置，涉及運(yùn)動發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。在塑料外殼和底殼的中部及一側(cè)并列設(shè)有兩個發(fā)電單元，電路板和蓄電池布置在另一側(cè)；發(fā)電單元主體呈圓柱狀，外殼中部通過軸承與塑料外殼固定，外殼的中央設(shè)有鐵芯軸，鐵芯軸的兩端與外殼的兩端固定，鐵芯軸的中部纏繞銅質(zhì)線繞制的線圈，線圈外部設(shè)有環(huán)狀永磁體，環(huán)狀永磁體的上下兩端均設(shè)有彈簧，彈簧的一端與外殼的端部固結(jié)，另一端與環(huán)狀永磁體的端面固結(jié)，兩個外殼側(cè)面邊緣均開有小孔，通過連接桿相互鉸接；兩組線圈并聯(lián)接入整流穩(wěn)壓電路的輸入端，整流穩(wěn)壓電路的輸出端與蓄電池連接，蓄電池與照明電路和升壓供電電路的輸入端連接，升壓供電電路的輸出端與USB接口連接。
【專利說明】
一種可穿戴式運(yùn)動發(fā)電儲能裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及運(yùn)動發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可穿戴式運(yùn)動發(fā)電技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，電子智能設(shè)備已經(jīng)融入了我們的生活，但這些設(shè)備的續(xù)航能力始終有限，為了確保設(shè)備電量的充足，人們出門攜帶充滿電量的移動電源已成常態(tài)。而人們在出行、運(yùn)動時，無時無刻不在輸出機(jī)械能，如果能將這部分能量通過一種可穿戴式的微型發(fā)電裝置轉(zhuǎn)化為電能儲存起來，既能節(jié)省給移動電源充電的電能，又能解決人們急需給電子設(shè)備充電的燃眉之急。
[0003]收集人體機(jī)械能的裝置主要可以分為壓電式、電磁式、靜電式3類。靜電式振動發(fā)電裝置需要外加電源對其進(jìn)行初始充電，限制了其應(yīng)用范圍。壓電技術(shù)收集人體機(jī)械能的裝置，發(fā)電效率比較低，而且不易于人體穿戴。電磁式振動發(fā)電本身實用性強(qiáng)，功率密度高，易于集成，適合于作為回收人體機(jī)械能的發(fā)電裝置。但目前大多數(shù)電磁式振動發(fā)電裝置存在體積大、發(fā)電效率低、機(jī)械磨損強(qiáng)的缺陷。
[0004]例如:據(jù)檢索，目前已有將振動發(fā)電能量采集的裝置，如公開號為CN104935147A的中國專利申請公開了一種梯形磁軛永磁振動發(fā)電裝置，由一圓柱形外殼、一個振動軸、四個梯形磁軛、四個線圈、一個彈簧裝置所組成。振動軸置于中心且伸出頂蓋，四個梯形磁軛固定在圓柱的中心對稱分布，線圈纏繞在梯形磁軛當(dāng)中，彈簧置于外殼底端與振動軸接觸，利用振動軸的上下振動發(fā)電。
[0005]又如公開號CN204534160U的中國專利申請公開了一種振動發(fā)電手電筒，其包括筒體、發(fā)電線圈、永磁動子、整流儲能模塊、導(dǎo)管、LED燈等。LED燈安裝在筒體上端，發(fā)電線圈嵌套在導(dǎo)管外側(cè)，永磁振子放在導(dǎo)管內(nèi)，永磁振子兩端連接彈簧，通過手搖振動發(fā)電進(jìn)行照明。
[0006]上述兩種裝置對于振動所發(fā)電的采集的技術(shù)方案均存在不足之處，第一種技術(shù)方案的裝置振動軸延伸在外面容易使裝置受到破壞，僅有下面的彈簧連接也使得它不能收集高頻的振動的能量;整個裝置的氣隙很大漏磁較多，并且體積較大，適用性較小;裝置由于沒有儲能部分，無法把收集到的能量儲存下來。第二種裝置，結(jié)構(gòu)比較簡單，但漏磁通比較多，磁動子的有效行程短，致使其發(fā)電效率較低。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型的目的是提供一種可穿戴式運(yùn)動發(fā)電儲能裝置，它能有效地解決運(yùn)動發(fā)電的存儲問題，裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低、便攜度好、發(fā)電效率高、不污染環(huán)境。
[0008]本實用新型實現(xiàn)其實用新型目的采用的技術(shù)方案是:一種可穿戴式運(yùn)動發(fā)電儲能裝置，包括運(yùn)動臂包、塑料外殼和塑料底殼、電路板上設(shè)有照明LED燈、電源指示燈、開關(guān)和USB接口和蓄電池，在塑料外殼和底殼的中部及一側(cè)并列設(shè)有兩個發(fā)電單元，電路板和蓄電池布置在另一側(cè);發(fā)電單元主體呈圓柱狀，外殼中部通過軸承與塑料外殼固定，外殼的中央設(shè)有鐵芯軸，鐵芯軸的兩端與外殼的兩端固定，鐵芯軸的中部纏繞銅質(zhì)線繞制的線圈，線圈外部設(shè)有環(huán)狀永磁體，環(huán)狀永磁體的上下兩端均設(shè)有彈簧，彈簧的一端與外殼的端部固結(jié)，另一端與環(huán)狀永磁體的端面固結(jié)，兩個外殼側(cè)面邊緣均開有小孔，通過連接桿相互鉸接;兩組線圈并聯(lián)接入整流穩(wěn)壓電路的輸入端，整流穩(wěn)壓電路的輸出端與蓄電池連接，蓄電池與照明電路和升壓供電電路的輸入端連接，升壓供電電路的輸出端與USB接口連接。
[0009]該裝置可放置于所述的運(yùn)動臂包中。
[0010]本實用新型的工作過程和原理是:
[0011]該裝置通過臂包固定在人體上。環(huán)形永磁體釹鐵硼沿鐵芯軸方向主要受自身重力以及兩端彈簧的彈力作用，當(dāng)該裝置靜止時，這三個力處于平衡狀態(tài);一旦該裝置隨著人體運(yùn)動，原來的受力平衡被打破，發(fā)電機(jī)兩端的彈簧對永磁體的彈力大小發(fā)生變化，永磁體在彈力的作用下沿鐵芯軸方向振動。同時，當(dāng)該裝置擺動時，兩個發(fā)電單元在軸承中小幅度轉(zhuǎn)動，使得永磁體在沿鐵芯軸方向上產(chǎn)生盡可能大的位移。
[0012]永磁體與銅質(zhì)線繞制的線圈的相對位置發(fā)生變化，從而引起線圈交鏈磁鏈的改變，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈中會產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動勢，而且電動勢的大小與通過線圈的磁通量隨時間的變化率成正比。為了獲得較大的電流，該裝置將兩個線圈并聯(lián)。
[0013]線圈兩端通過整流穩(wěn)壓電路與電池連接，從而實現(xiàn)儲能；電池可為照明電路提供電量，且通過升壓電路對MP3、手機(jī)等電子設(shè)備供電。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)先相比，本實用新型的有益效果是:
[0015]一、本實用新型的發(fā)電單元采用永磁體外置式的結(jié)構(gòu)，線圈纏繞于環(huán)形永磁體內(nèi)部，節(jié)省材料和減輕重量的同時，能有效地減少漏磁和降低去磁效應(yīng)，提高發(fā)電效率和性能的穩(wěn)定性，并在一定程度上延長發(fā)電單元的使用壽命。
[0016]二、本實用新型的發(fā)電單元通過轉(zhuǎn)動連接軸與裝置外殼連接，巧妙地讓兩個發(fā)電單元隨著整個裝置的擺動實現(xiàn)小幅度轉(zhuǎn)動，從而帶動永磁體直線振動，配合人體慣用運(yùn)動方式達(dá)到更高效的發(fā)電效果。
[0017]三、本實用新型的發(fā)電單元通過將永磁體兩端面與彈性構(gòu)件連接，不僅可以消除永磁體和斷面間的機(jī)械磨損，使得振動的機(jī)械能充分被利用，讓永磁體得到來回振動，振動在短時間內(nèi)連續(xù)不間斷，從而提高了發(fā)電效率。
[0018]這樣，人在做擺臂運(yùn)動時，如果將本裝置安裝在手臂上，發(fā)電單元與外殼的連接軸可以小幅度轉(zhuǎn)動，使得磁體運(yùn)動方向在手臂運(yùn)動方向的分量增大，從而使得發(fā)電效率得到提高。同時，裝置在振動的工程中，永磁體兩端的彈簧起到了增加單位時間磁體切割磁感線次數(shù)，并且避免磁體與斷面相撞的作用，提高了發(fā)電效率，減少了機(jī)械損耗。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
[0020]圖2是本實用新型的一個發(fā)電單元的剖視圖
[0021]圖3是本實用新型的運(yùn)動臂包的配合圖
[0022]圖4是本實用新型的發(fā)電電路原理不意圖
[0023]圖5是本實用新型的充電電路原理示意圖
【具體實施方式】
[0024]圖1-3示出，本實用新型的一種【具體實施方式】是，一種可穿戴式運(yùn)動發(fā)電儲能裝置，主要包括運(yùn)動臂包10、塑料制的外殼I和塑料底殼7、置于塑料外殼I和塑料底殼7內(nèi)的兩個發(fā)電單元、電路板11和蓄電池16，在塑料外殼I和塑料底殼7內(nèi)的中部及一側(cè)分別放置兩個發(fā)電單元，另一側(cè)的上方放置電路板U，下方放置蓄電池16;其中，電路板11上焊接有照明LED燈12、電源指示燈13、開關(guān)14和USB接口 15。所述的兩個發(fā)電單元主體呈圓柱狀，結(jié)構(gòu)相同，每個發(fā)電單元的構(gòu)成是:發(fā)電單元外殼3—端通過軸承8固定于塑料外殼I后壁上，發(fā)電單元外殼內(nèi)上下彈簧6對稱放置，彈簧6的一端固結(jié)于發(fā)電單元外殼3的頂部，另一端固結(jié)于環(huán)狀永磁體2的端面上，環(huán)狀永磁體2內(nèi)置銅質(zhì)線繞制的線圈5，銅質(zhì)線繞制的線圈5纏繞于圓柱形鐵芯軸4上，鐵芯軸4兩端與發(fā)電單元外殼3固定。兩個發(fā)電單元外殼3側(cè)面邊緣均開有小孔，通過連接桿9相互鉸接。
[0025]本例的銅質(zhì)線繞制的線圈5并聯(lián)接入整流穩(wěn)壓電路19的輸入端，整流穩(wěn)壓電路19的輸出端與蓄電池16連接，蓄電池16與照明電路17和升壓供電18的輸入端連接，升壓壓電路的輸出端與USB接口 15連接。
[0026]該裝置可放置于所述的運(yùn)動臂包13中。
【主權(quán)項】
1.一種可穿戴式運(yùn)動發(fā)電儲能裝置，包括運(yùn)動臂包(10)、塑料外殼(I)和塑料底殼(7)、電路板(11)上設(shè)有照明LED燈(12)、電源指示燈(13)、開關(guān)(14)和USB接口(15)和蓄電池(16)，其特征在于:在塑料外殼(I)和底殼(7)的中部及一側(cè)并列設(shè)有兩個發(fā)電單元，電路板(11)和蓄電池(16)布置在另一側(cè);發(fā)電單元主體呈圓柱狀，外殼(3)中部通過軸承(8)與塑料外殼(I)固定，外殼(3)的中央設(shè)有鐵芯軸(4)，鐵芯軸(4)的兩端與外殼(3)的兩端固定，鐵芯軸(4)的中部纏繞銅質(zhì)線繞制的線圈(5)，線圈(5)外部設(shè)有環(huán)狀永磁體(2)，環(huán)狀永磁體(2)的上下兩端均設(shè)有彈簧(6)，彈簧(6)的一端與外殼(3)的端部固結(jié)，另一端與環(huán)狀永磁體(2)的端面固結(jié)，兩個外殼(3)側(cè)面邊緣均開有小孔，通過連接桿(9)相互鉸接;兩組線圈(5)并聯(lián)接入整流穩(wěn)壓電路(19)的輸入端，整流穩(wěn)壓電路(19)的輸出端與蓄電池(16)連接，蓄電池(16)與照明電路(17)和升壓供電電路(18)的輸入端連接，升壓供電電路(18)的輸出端與USB接口(15)連接。
【文檔編號】H02J7/32GK205657479SQ201620396192
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年5月5日 公開號201620396192.7, CN 201620396192, CN 205657479 U, CN 205657479U, CN-U-205657479, CN201620396192, CN201620396192.7, CN205657479 U, CN205657479U
【發(fā)明人】張祖濤, 張興田, 王文睿, 張晗, 雷雁雄, 褚文俊, 楊賀淞, 張晨昊, 胡廣地, 潘亞嘉
【申請人】西南交通大學(xué)