一種便攜式發電裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種便攜式發電裝置，該裝置是依據電磁感應發電原理把人體或動物攜帶的機械能轉化為電能，從而向各種用電器供電或把電能存儲于蓄電裝置中；本發明便攜式發電裝置中的永磁體和感應線圈間的相對運動是滾動移動，不同于現有便攜式發電裝置中的旋轉運動或振動運動，從而極大降低裝置的復雜性，容易實現裝置的小型化和低成本化；本發明便攜式發電裝置中使用回彈裝置使得永磁體組能夠形成多次低損耗的往復運動，從而使整個裝置的能量損失極小而具有極高的能量轉換效率；本發明便攜式發電裝置的尺寸可任意調整，其使用方便，可直接固定于人體或動物的任何部位，也可放置或固定于一些人體或動物可穿戴的物體和易于攜帶的物體。
【專利說明】一種便攜式發電裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及機械和電學【技術領域】，特別涉及一種便攜式發電裝置。
【背景技術】
[0002]眾所周知，人體或動物的活動攜帶有大量的機械能，若通過適當的方法把這些能量轉換為電能并提供給便攜式電子設備，則可使便攜式電子設備擺脫電池供電的束縛。目前一些科技工作者和工程師已經采用了一些方法來實現這種機械能向電能的轉換，如發電鞋、發電背包和關節發電器。這些便于攜帶的發電裝置實現發電的原理多種多樣，其中利用電磁感應現象來發電的裝置，由于結構相對簡單和成本低等特點而受到極大的關注。
[0003]在現有利用電磁感應現象來發電的便攜式裝置中，實現永磁體和感應線圈間的相對運動的方式可分為兩種:旋轉式運動和振動式運動。當利用人體或動物行走時所產生的機械能來發電時，若要使永磁體和感應線圈間的相對運動是旋轉式的，則必須添加一些輔助機構來實現，這將極大地增加裝置的復雜性。另一方面，在便攜式發電裝置中，若要使永磁體和感應線圈間的相對運動是振動式的，則要求振動部件的自身固有頻率與行走的頻率相等以實現共振，然而由于人體或動物的行動狀態的變化和個體的差異，往往難以實現共振。而本發明能夠很好地解決上面的問題。
【發明內容】
[0004]本發明目的在于設計一種新型的便攜式發電裝置，該裝置的永磁體和感應線圈間的相對運動以一種滾動移動的方式進行，使得本發電裝置的結構不僅簡單而且能夠高效地把人體或動物運動所產生的機械能轉換為電能。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:如圖1所示，本發明的便攜式發電裝置是由永磁體組1、滾動機構2、滾動面3、回彈機構4、感應線圈5、殼體6組成,人體或動物攜帶本裝置時，人體或動物的運動傳遞給永磁體組I并使永磁體組I通過滾動機構2在滾動面3上運動，當永磁體組I運動到回彈機構4時被彈回而向相反方向運動，當永磁體組I運動到另一個回彈機構4時再次被彈回，從而使得永磁體組I在滾動面3上往復地滾動式移動。
[0006]本發明的便攜式發電裝置中感應線圈5由于磁通量的變化而產生感生電動勢，實現人體或動物的機械能向電能轉化，應用時感應線圈5接整流和穩壓裝置，穩壓后再接儲能裝置或用電器。該便攜式發電裝置可直接地固定在人體或動物的任何部位，如肢體部、頸部、背部、臀部和頭部；也可以放置或固定于一些人體或動物可穿戴的物體和易于攜帶的物體，如頭盔、帽子、衣服、背包、挎包和手提包等。
[0007]本發明的便攜式發電裝置可以單獨使用，也可以與各種電子裝置結合起來使用，如充電裝置、電發光體和電加熱體等。本發明的永磁體組I中永磁體8的數量可以是單個，其磁化方向與滾動面3垂直，如圖所示2(a);永磁體組I中永磁體8的數量可以是多個，這些永磁體排列在一個平面上，彼此之間由非鐵磁性物質7間隔，排列方式可以多種多樣，包括但不僅限于所有永磁體的磁化方向相同的平行排列，以及相鄰永磁體的磁化方向相反的反平行排列，如圖2(b)和圖2(c)所示；永磁體組I中永磁體8的數量可以是多個，這些永磁體排列在一個弧面上，彼此之間由非鐵磁性物質間隔，排列方式可以多種多樣，包括但不僅限于所有永磁體的磁化方向一致并垂直于弧面的排列，以相鄰永磁體的磁化方向相互相反并垂直于弧面的排列；永磁體組I中永磁體8的數量可以是多個，這些永磁體排列在一個平面上并按海爾貝克(Halbach)陣列的方式進行排列，如圖2(d)所示。本發明的滾動機構2固定在永磁體組I上，數量是兩個或兩個以上，滾動摩擦系數小，結構可有多種方式，如圖3 (a)-3(f)所示，包括但不僅限于滾珠、萬向輪、萬向機構、滑輪、軸承、帶有凹槽的滑輪或軸承、帶有凸輪的滑輪或軸承。本發明的滾動面3為非鐵磁性材料制作而成，表面光滑而摩擦系數極小，可以是平面也可以是弧面，如圖4(a)所示，數量可以是單個，也可以是兩個而分布于永磁體組I的兩側；滾動面3為非鐵磁性材料制作而成，表面光滑而摩擦系數小，可以是平面也可以是弧面，并可在表層上設置多條導槽9或導桿10而與滾動機構配合使用，如圖4(b)和圖4(c)所示，數量可以是單個，也可以是兩個而分布于永磁體組I的兩側。回彈機構4的數量可以是兩個或兩個以上，安裝于滾動面3與殼體6內壁相連接的部位并在永磁體組I的運動路線上，回彈機構4的結構包括但不僅限于彈簧和永磁體，如圖5(a)和圖5(b)所示，回彈機構4可以快速彈回運動的永磁體組I而又幾乎不消耗能量。本發明的感應線圈5的數量可以是單個，與永磁體組I分別位于滾動面3的兩側，當永磁體組I運動而引起磁通量變化時，感應線圈5中產生感生電動勢,從而實現機械能向電能轉換；感應線圈5的數量可以是多個，這些多個感應線圈5與永磁體組I分別位于滾動面3的兩側，相互之間形成串聯、并聯或混合串并聯，當永磁體組I運動而引起磁通量變化時，感應線圈5中產生感生電動勢，從而實現機械能向電能轉換。
[0008]有益效果
[0009]1、本發明便攜式發電裝置極大地降低裝置的復雜性，容易實現裝置的小型化和低成本化。
[0010]2、本發明便攜式發電裝置的能量損失極小而具有極高的能量轉換效率。
[0011]3、本發明便攜式發電裝置的尺寸可任意調整，使用方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明所述的便攜式發電裝置的結構示意圖。
[0013]圖中序號說明:1_永磁體組；2_滾動機構；3_滾動面；4_回彈機構；5-線圈；6-殼體。
[0014]圖2為本發明所述的便攜式發電裝置的各種永磁體組的示意圖:其中，(a)_單個永磁體；(b)-永磁體組中所有永磁體的磁化方向相同并互相平行的排列；(C)-永磁體組中相鄰永磁體的的磁化方向相反并互相反平行的排列；(d)_永磁體組中永磁體按海爾貝克(halbach)陣列的方式進行排布。
[0015]圖3為本發明所述的便攜式發電裝置的各種滾動機構的示意圖:其中，(a)_滾珠；(b)-萬向輪；(C)-萬向機構；(d)-滑輪或軸承；(e)-帶有凹槽的滑輪或軸承；(f)-帶有凸輪的滑輪或軸承。
[0016]圖4為本發明所述的便攜式發電裝置的各種滾動面的示意圖:其中，(a)_—般的滾動面；(b)-設置多條導槽的滾動面；(C)-設置有多條導桿的滾動面。
[0017]圖5為本發明所述的便攜式發電裝置的回彈機構的示意圖:其中，(a)_彈簧；(b)-永磁體。
[0018]圖6為便攜式發電裝置的永磁體組和滾動機構的示意圖。
[0019]圖7為便攜式發電裝置的永磁體組和滾動機構的示意圖。
[0020]圖中序號說明:1_永磁體組；2_滾動機構；3_滾動面；4_回彈機構；5-線圈；6-殼體;7_非鐵磁性物質；8_永磁體；9_導槽；10_導桿。
【具體實施方式】
[0021]以下結合說明書附圖對本發明創造作進一步的詳細說明。
[0022]實施例1
[0023]如圖1所示，本發明便攜式發電裝置是由永磁體組1、滾動機構2、滾動面3、回彈機構4、感應線圈5、殼體6組成。永磁體組I中永磁體為釹鐵硼磁鐵，數量為多個，這些永磁體排列在一個平面上，彼此之間由非鐵磁性物質7間隔，相鄰永磁體的磁化方向是相反的反平行排列。滾動機構2為塑料滑輪，數量為4個，滾動摩擦系數小，如圖6所示，固定在永磁體組I上，可帶動永磁體組I進行滾動式地移動。滾動面3為塑料板制作而成，表面光滑而摩擦系數極小，數量為兩個，分別設置于永磁體組I的兩側，使得永磁體組I可在任何一個塑料滾動面上運動。回彈機構4為兩個釹鐵硼磁鐵，分別設置于滾動面3與殼體6內壁相連接的部位并在永磁體組I的運動路線上,這兩個磁鐵的磁化方向與永磁體組I中最近的永磁體的磁化方向相同，從而能夠彈回運動的永磁體組I而又幾乎不消耗能量。感應線圈5為線徑為100微米的漆包銅線，數量為多個，與永磁體組I分別位于滾動面3的兩側，相互之間形成串聯、并聯或混合串并聯，當永磁體組I運動而引起磁通量變化時，感應線圈5中產生感生電動勢，從而實現機械能向電能轉換。本發明裝置的殼體使用塑料材料制作而成。本發明便攜式發電裝置可直接地固定在人體或動物的肢體部、背部和頭部等；也可以放置或固定于一些可穿戴的物體和易于攜帶的物體，如頭盔和背包等。本發明便攜式發電裝置可以與各種電子裝置結合起來使用，如和充電裝置結合起來向手機電池充電，和礦井燈結合起來向礦井燈供電。
[0024]實施例2
[0025]如圖1所示，本發明便攜式發電裝置是由永磁體組1、滾動機構2、滾動面3、回彈機構4、感應線圈5、殼體6組成。永磁體組I中永磁體為鋁鐵鵬磁鐵，數量為多個，這些永磁體排列在一個弧形曲面3上，彼此之間由非鐵磁性物質7間隔，相鄰永磁體的磁化方向是垂直于弧形曲面并互相相反的排列。滾動機構2為塑料滑輪，數量為4個，滾動摩擦系數小，如圖7所示，該裝置固定在永磁體組I上，可帶動永磁體組I進行滾動式的移動。滾動面3為銅板制作成弧形曲面，數量為一個，表面光滑而摩擦系數極小，使得永磁體組I可在滾動面3上自由運動。回彈機構4為兩組彈簧，分別設置于滾動面3與殼體6內壁相連接的部份并在永磁體組I的運動路線上，這兩組彈簧能夠彈回運動的永磁體組I而又幾乎不消耗能量。感應線圈5為線徑為100微米的漆包銅線，數量為多個，與永磁體組I分別位于滾動面3的兩側，相互之間形成串聯、并聯或混合串并聯，當永磁體組I運動而引起磁通量變化時，感應線圈5中產生感生電動勢，從而實現機械能向電能轉換。本發明裝置的殼體使用塑料材料制作而成，可放置或固定于一些可穿戴的物體和易于攜帶的物體，如頭盔和背包等。本發明便攜式發電裝置可以與各種電子裝置結合起來使用，如與充電裝置結合起來向手機電池充電，與礦井燈結合起來向礦井燈供電。
【權利要求】
1.一種便攜式發電裝置，其特征在于:所述裝置包括永磁體組(I)、滾動機構(2)、滾動面(3)、回彈機構(4)、感應線圈(5)和殼體(6);所述殼體(6)內壁上固定連接滾動面(3)，在滾動面(3)的一側設置為安裝有滾動機構(2)的永磁體組(1)，在滾動面(3)的另一側設置為感應線圈(5)，在滾動面(3)與殼體(6)內壁相連接的部位設置有回彈裝置(4);永磁體組(I)通過滾動機構(2)在滾動面(3)上滾動式移動。
2.根據權利要求1所述的一種便攜式發電裝置，其特征在于:所述永磁體組(I)移動方式為往復滾動式移動；所述回彈機構(4)彈回運動的永磁體組(I)。
3.根據權利要求1所述的一種便攜式發電裝置，其特征在于:所述便攜式發電裝置是固定在人體或動物或易于攜帶的物體上。
4.根據權利要求1所述的一種便攜式發電裝置，其特征在于:所述永磁體組(I)中永磁體的數量為單個或多個；所述永磁體組(I)中永磁體的數量為多個永磁體時，有平行排列、反平行排列、海爾貝克式排列；所述永磁體組(I)磁化方向與滾動面(3)垂直。
5.根據權利要求1所述的一種便攜式發電裝置，其特征在于:所述滾動機構(2)的數量為兩個或多個；所述滾動機構(2)在滾動面(3)上自由移動。
6.根據權利要求1所述的一種便攜式發電裝置，其特征在于:所述滾動機構(2)的結構有多種方式，包括:滾珠、萬向輪、萬向機構、滑輪、軸承、帶有凹槽的滑輪或軸承、帶有凸輪的滑輪或軸承。
7.根據權利要求1所述的一種便攜式發電裝置，其特征在于:所述滾動面(3)的數量為單個或兩個；所述滾動面(3)或為光滑平面，或為光滑弧面，或為設置多條導槽或導桿的光滑平面，或為設置多條導槽或導桿的光滑弧面。
8.根據權利要求1所述的一種便攜式發電裝置，其特征在于:所述回彈機構(4)的數量為兩個或多個。
9.根據權利要求1所述的一種便攜式發電裝置，其特征在于:所述回彈機構(4)的結構包括:彈簧和永磁體；所述回彈機構(4)可以彈回運動的永磁體組(I)。
10.根據權利要求1-9任一所述的一種便攜式發電裝置，其特征在于:所述感應線圈(5)的數量為單個或多個。
【文檔編號】H02K35/02GK203491871SQ201320470305
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年8月2日 優先權日:2013年8月2日
【發明者】曹自平, 丁保春, 朱洪波 申請人:南京郵電大學, 南京霍威特電子科技有限公司