CN102562498A - 一种悬挂运动式发电装置和包含该装置的背包 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种悬挂运动式发电装置，其包括悬挂于运动体上的悬挂单元、获取运动体活动或运动过程中产生的运动动能的缓冲单元、用于传递所述运动动能的传动单元，以及发电单元(18)，所述缓冲单元、传动单元、发电单元均设于悬挂单元上，所述缓冲单元、传动单元、发电单元依次相连，所述传动单元将缓冲单元获取的运动动能传递至发电单元(18)，发电单元(18)将所述传动单元传递的运动动能转化为电能。一种包含上述发电装置的背包。本发明发电装置通过将运动动能转化为电能，从而可为背包中的一些小型或微型用电设备提供电能，该电能持续有效，且节能环保。

Description

一种悬挂运动式发电装置和包含该装置的背包

技术领域

本发明涉及一种悬挂运动式发电装置以及包含该发电装置的背包。

背景技术

随着社会的发展和科学技术的进步，越来越多的小型或微型用电设备进入人们的生活领域，比如MP 3、手机、照相机、摄像机、振动按摩器、蜂鸣器、小型音响、收音机、GPS定位系统等，这些用电设备通常都由人体随身携带，提供给人们更多、更广的学习、娱乐方式，给人们的生活带来更大的便利性，提高了人们的生活质量。

而电池是一切用电设备的动力之源，目前常用的小型或微型用电设备一般使用干电池和镍氢充电电池、或镍镉充电电池等，由于这些电池的供电时间有限，续航时间短，使用者如果没有准备备用电池，难免会出现因用电设备电力不足而无法使用该设备的情况。

另外，据报道，关于上学儿童的交通安全问题已引起家长的强烈共鸣和政府的高度重视，在这种背景下，安全背包应运而生。目前常用的安全背包，通常是在背包上设置LED灯来达到警示的效果，通过在背包内嵌入电池盒及电池来为LED灯提供电源。这些安全背包也同样存在由于电池的使用周期短、耗能大而需要经常更换电池的问题，从而造成资源浪费、也不符合节能环保要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中普通电池续航时间短、无法持续使用的不足，提供一种悬挂运动式发电装置以及包含该装置的背包，该发电装置能获取运动体或人体活动或运动过程中所产生的运动动能并将之转化为电能，为用电设备提供电源，该电源持续有效，且节能环保。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该悬挂运动式发电装置包括可悬挂于运动体上的悬挂单元、获取运动体活动或运动过程中产生的运动动能的缓冲单元、用于传递所得到的运动动能的传动单元、以及发电单元，所述缓冲单元、传动单元、发电单元均设于悬挂单元上，所述缓冲单元、传动单元、发电单元依次相连，所述传动单元将缓冲单元获取的运动动能传递至发电单元，发电单元将所述传动单元传递的运动动能转化为电能。

优选的是，所述缓冲单元包括一根或多根竖直设置的弹簧、以及支撑在所述一根或多根弹簧上的载重机构，所述载重机构自身具有一定重量或可载有一定重量的重物，载重机构压缩弹簧，使得弹簧在运动体活动或运动过程中可随载重机构作上下运动，所述载重机构与所述传动单元连接。在运动体活动或运动过程中，弹簧在载重机构的重力作用下能够随着运动体的活动或运动作上下运动，且弹簧的上下运动使得载重机构随之作上下运动，在此过程，弹簧的势能与其运动动能相互循环转换，在势能转化为运动动能的过程中，所获得的机械运动动能转换为电能，从而为用电设备提供电源。

所述弹簧的弹性系数范围优选为500～800N/m。

其中，所述传动单元包括齿轮齿条机构，所述齿轮齿条机构包括与缓冲单元连接的齿条、以及与齿条啮合的小齿轮，所述小齿轮的中心轴与发电单元的动力输入端相连。

优选的是，所述传动单元还包括有棘轮棘爪机构，所述棘轮棘爪机构包括连杆、固定在连杆上的棘爪、以及棘轮，所述连杆固定在小齿轮的中心轴上，所述棘轮的中心轴与所述发电单元的动力输入端相连。弹簧的上下运动通过传动单元带动连杆上的棘爪时而正转，时而反转，因而棘爪时而在棘轮的齿背上滑动，时而插入棘轮的齿槽中带动棘轮旋转，因而棘轮作单向间歇性转动。

优选的是，所述传动单元中还包括有转速放大机构，所述转速放大机构的运动输入端与所述齿轮齿条机构的运动输出端相连，所述转速放大机构的运动输出端与所述棘轮棘爪机构的运动输入端相连，所述转速放大机构包括与小齿轮同轴设置的大齿轮、以及与大齿轮啮合的动力齿轮，所述连杆固定在动力齿轮的中心轴上。

通过设置所述转速放大机构，可大幅提高动力齿轮的转动速度，从而加快棘轮的单向间歇性转动的速度，因而可将更多的机械能转化为电能。

其中，大齿轮与小齿轮的齿数比、大齿轮与动力齿轮之间的齿数比是缓冲单元中的载中机构的重量(或者负重)和发电单元的发电量有效配合的衡量标准，可根据具体情况来确定具体的齿轮。优选的是，大齿轮与小齿轮的齿数比为150∶10～350∶10，大齿轮与动力齿轮的齿数比为150∶10～350∶10。

优选的是，所述连杆形状为菱形，即采用菱形端面，因为菱形中心的面积较大，使其耐磨程度提高，从而可提高连杆的使用寿命。

其中，所述发电单元包括发电机，所述发电机包括机座、以及设于机座上的转子和定子，所述转子与棘轮共轴设置。转子跟随棘轮同步旋转；定子采用闭合铜线线圈，该闭合铜线线圈分布在转子的周围，当棘轮进行单向间歇转动时，带动发电机的转子转动，转子在定子闭合铜线线圈内切割磁力场，通过电磁感应，产生感应电流。通过发电机，转子从传动单元获得的输入动能转换为电能，从而为用电设备提供电源。

或者，所述传动单元包括齿轮齿条机构，所述齿轮齿条机构包括与缓冲单元连接的齿条、以及与齿条啮合的小齿轮，所述小齿轮的中心轴与发电单元的动力输入端相连。

优选的是，所述传动单元中还包括有转速放大机构，所述转速放大机构的运动输入端与所述齿轮齿条机构的运动输出端相连，所述转速放大机构的运动输出端与所述发电单元的动力输入端相连，所述转速放大机构包括与小齿轮同轴设置的大齿轮、以及与大齿轮啮合的动力齿轮，所述动力齿轮与所述发电单元的动力输入端相连。

其中，所述发电单元包括发电机，所述发电机包括机座、以及设于机座上的转子和定子，所述转子与动力齿轮共轴设置。转子跟随动力齿轮同步旋转；定子采用闭合铜线线圈，该闭合铜线线圈分布在转子的周围，当动力齿轮进行转动时，带动发电机的转子转动，转子在定子闭合铜线线圈内切割磁力场，通过电磁感应，产生感应电流。通过发电机，转子从传动单元获得的输入动能转换为电能，从而为用电设备提供电源。

当然，传动单元也可以采用能实现相同功能的其他结构。通过传动单元，将弹簧的势能转化为传动单元的输出动能。

该发电装置中还包括有与发电单元相连的蓄电单元，所述蓄电单元包括用于将发电机产生的交流电转换为直流电的整流器和用于储存发电单元中产生的电能的蓄电器，所述发电单元的输出端与整流器相连，整流器同时与蓄电器相连。

所述蓄电器采用大容量的电容，以储存整流器转换产生的直流电，所述蓄电器可通过导线与外部用电设备连接，从而为外部用电设备提供电源。

一种包含上述悬挂运动式发电装置的背包，包括有包体和包带，所述包带与悬挂运动式发电装置中的悬挂单元连接，所述包体与悬挂运动式发电装置中的缓冲单元连接，所述缓冲单元能够获取人体/运动体活动或运动过程中产生的运动动能，该背包中还包括有用电设备单元，所述用电设备单元设于所述包体上，所述用电设备单元与悬挂运动式发电装置中的发电单元电连接。

其中，优选所述缓冲单元包括两根竖直设置的弹簧、以及支撑在两弹簧上的载重机构，所述载重机构包括两根中空的滑杆、以及水平设置于两滑杆之间的横杆，所述两滑杆的底部分别与两弹簧的顶部相连，所述横杆的两端分别与两滑杆连接，横杆或所述两滑杆与包体连接，横杆与所述传动单元相连。

优选的是，所述悬挂单元包括一个框型支架，所述框形支架由四根支撑杆首尾相连形成，所述支撑杆为空心圆杆，所述两弹簧以及连接在两弹簧上的两滑杆分设于相对设立的两支撑杆内，所述两支撑杆相对的一侧上对称开有槽口，所述横杆的两端穿过两槽口后分别与两滑杆连接，所述槽口的长度与横杆随滑杆上下运动的距离相当。

本发明背包通过将包体与所述悬挂运动式发电装置中的载重机构相连，在人体/运动体活动或运动过程中，通过包体的重量压缩弹簧，将人体/运动体活动或运动过程中产生的运动动能转换为势能，并通过传动单元将弹簧势能转换为运动动能传递到发电单元，使得机械能转换为电能，从而可以为背包中的一些小型或微型用电设备提供电能，这些用电设备可以是会发光闪烁的LED灯，可以是会发声的蜂鸣器，也可以是GPS定位系统，只要该背包的发电量能满足其应用电流和电压即可，这里不再详述。

优选的是，若该悬挂运动式发电装置中还包括有蓄电单元，并且在该背包中还设置LED灯作为安全警示单元，将该安全警示单元设于所述包体上，安全警示单元电连接至悬挂运动式发电装置中蓄电单元的整流器与蓄电器之间的连接点上，则当该传动单元中包含有棘轮棘爪机构时，根据背负者的不同运动速率，发电单元可产生不同电流强度，从而可调节LED灯的发光强度，因而可更好地得到背包者的移动状态和移动速度的警示，实现智能安全警示的功效，尤其适合上学儿童作为带有LED灯警示功能的安全背包使用。

本发明背包的有益效果是：本发明背包中缓冲单元中所使用的弹簧具有缓冲作用，可以有效减轻背包背负者的肩部压力；而且只要人体/运动体活动或运动，该发电装置就能为背包上的小型或微型用电设备提供电源，其电能持续有效，而且节能环保。

附图说明

图1为本发明实施例1中悬挂运动式发电装置的结构示意图；

图2为实施例1中传动单元的结构示意图；

图3为实施例1中发电装置与包体进行连接的结构示意图；

图4为采用精简的载重机构的悬挂运动式发电装置的结构示意图；

图5为本发明实施例2中传动单元的结构示意图；

图6为本发明实施例3中悬挂运动式发电装置的结构示意图。

图中：1-支撑杆；2-滑杆；3-弹簧；4-横杆；5-齿条；6-小齿轮；7-大齿轮；8-LED灯；9-导线；10-蓄电器；11-开关；12-扣孔；13-动力齿轮；14-连杆；15-棘爪；16-棘轮；17-棘轮端面；18-发电单元；31-包体；32-包体支撑架；33-扣钉；34-包带。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明悬挂运动式发电装置以及包含该发电装置的背包作进一步详细描述。

本实施例中，该悬挂运动式发电装置包括可悬挂于运动体上的悬挂单元、获取运动体活动或运动过程中产生的运动动能的缓冲单元、用于传递所获得的运动动能的传动单元、以及发电单元18和蓄电单元，所述缓冲单元、传动单元、发电单元和蓄电单元均设于悬挂单元上，所述缓冲单元、传动单元、发电单元和蓄电单元依次相连，所述传动单元将缓冲单元获取的运动动能传递至发电单元18，发电单元18将所述传动单元传递的运动动能转化为电能，所述蓄电单元用于储存发电单元所产生的电能。

如图3所示，本实施例中，本发明背包包括包体31、包带34、包体支撑架32、悬挂运动式发电装置和安全警示单元。包体31与包体支撑架32连接，包体支承架32与所述悬挂运动式发电装置连接，最后包体支承架32与包带34固定连接，从而构成一个安全背包。安全警示单元设于包体31上，并且与悬挂运动式发电装置中的蓄电单元电连接。安全警示单元可以是会发光闪烁的LED灯，可以是会发声的蜂鸣器，也可以是GPS定位系统等。

如图1所示，本实施例中，所述缓冲单元包括两根竖直设置的弹簧3、以及支撑在两弹簧3上的载重机构，所述载重机构可载有一定重量的重物，从而压缩两弹簧，使得两弹簧在运动体活动或运动过程中可随载重机构作上下运动，所述载重机构与所述传动单元连接。

其中，载重机构包括两根中空的滑杆2、以及水平设置于两滑杆2之间的横杆4，两滑杆2的底部分别与两弹簧3的顶部相连，横杆4的两端分别与两滑杆2连接，横杆4并通过包体支承架32与包体31连接，横杆4的中部与所述传动单元相连。

本实施例中，横杆4采用上下平行设置的两根，处于上部的横杆起固定两根滑杆2之间间距的作用，处于下部的横杆4的中部与所述传动单元连接。当然，应该理解，横杆4可以只采用一根(如图4所示)，该横杆4与所述传动单元连接，并且同时也起到固定两根滑杆2之间间距的作用。这样的精简，可使载重机构变得更轻便，但是相应地也增加了对横杆4质量可靠性的要求。

其中，弹簧3的弹性大小可根据包体31的实际重量来设定。本实施例中，弹簧3的弹性系数范围为500～800N/m，即若包体31的重量为4kg，则弹簧3能产生大约6cm的压缩量。

如图1所示，本实施例中，悬挂单元包括一个框型支架，所述框形支架由四根支撑杆1首尾相连形成，所述支撑杆为空心圆杆，采用塑料制成，所述两弹簧3以及连接在两弹簧上的滑杆2分设于相对设立的两空心的支撑杆1内，并且两滑杆2的长度与两弹簧3的自然长度之和等于或小于两相对设立的空心支撑杆1的长度，图1所示滑杆2和弹簧3的位置为弹簧3处于被压缩状态。所述两支撑杆1相对的一侧上对称地开有槽口，横杆4的两端穿过两槽口后分别与两滑杆2连接，所述槽口的长度与横杆4随滑杆2上下运动的距离相当。支撑杆1采用空心圆杆，既能保证机械强度，又能使悬挂单元质量较轻。

在本实施例中，如图3所示，两根横杆4或两根竖直设置的支撑杆2上的适当位置还设置有扣钉33或扣孔12(包体支撑架32上设有与之扣合的扣孔或扣钉)，以方便与包体31连接在一起。当横杆4只采用一根时，可相应地将扣钉33或扣孔12移到两滑杆2上。

如图2所示，传动单元包括依次相连的齿轮齿条机构、转速放大机构和棘轮棘爪机构。所述齿轮齿条机构包括与横杆4的中部连接的齿条5、以及与齿条5啮合的小齿轮6。转速放大机构包括与小齿轮6同轴设置的大齿轮7、以及与大齿轮7啮合的动力齿轮13。棘轮棘爪机构包括连杆14、固定在连杆14上的棘爪15、以及棘轮16，所述连杆14固定在动力齿轮13的中心轴上，棘轮16的中心轴与发电单元18的输入端相连。

其中，大齿轮7与小齿轮6的齿数比、大齿轮7与动力齿轮13之间的齿数比是背包重量和发电单元的发电量有效配合的衡量标准，可根据具体情况来确定具体的齿轮数。优选大齿轮7与小齿轮6的齿数比为150∶10～350∶10，大齿轮7与动力齿轮的齿数比为150∶10～350∶10。本实施例中，大齿轮7与小齿轮6的齿数比为150∶10，大齿轮7与动力齿轮13的齿数比为150∶10。

本实施例中，连杆14的形状为菱形，因为菱形中心的面积较大，使其耐磨程度得以提高。

传动单元的动作顺序为：齿条5随横杆4作上下往复运动→小齿轮6转动→大齿轮7转动→动力齿轮13转动，通过以上各齿轮之间的啮合将运动动能传递动给连杆14。当连杆14顺时针方向摆动时，固定在连杆14上的棘爪15滑过棘轮16的内齿背，无法带动棘轮16转动，发电机中的转子静止；当连杆14逆时针方向摆动时，棘爪15插入棘轮16的齿槽中，并带动棘轮16逆时针方向运动，这样，当连杆14连续地往复摆动时，棘轮15仅做单向间歇转动。

发电单元18设置在传动单元的运动下游，本实施例中，发电单元18包括一个发电机，该发电机包括机座、以及设于机座上的转子和定子，所述转子与棘轮16共轴设置，因而转子可随棘轮16同步旋转；定子固定在发电机机座上。当棘轮16在棘爪15的带动下作单向性间歇转动时，发电机中的转子同步发生转动，转子在定子闭合铜线线圈内高速旋转，切割磁力场，通过电磁感应产生感应电流。这样，传动单元就将缓冲单元中产生的的机械动能传递到发电单元中的发电机，并由发电机完成机械动能到电能的转换。

本实施例中，蓄电单元包括整流器和蓄电器10，所述发电单元的输出端与整流器相连，整流器与蓄电器10相连。整流器将发电机产生的交流电转换为直流电；蓄电器采用大容量的电容，以储存整流器转换产生的直流电，该电能可通过导线与外部用电设备连接，为外部用电设备充电或提供电源。

该悬挂运动式发电装置的发电工作原理为：首先将该悬挂运动式发电装置通过悬挂单元与人体/运动体连接在一起，当人体/运动体活动或运动时，由于包体31的重力作用而压缩弹簧向下运动时，滑杆2和弹簧3向下运动，带动横杆4随之向下运动，固定在横杆4上的齿条5向下运动，齿条5推动与之啮合的小齿轮6逆时针转动，继而带动大齿轮7逆时针转动，大齿轮7带动动力齿轮13反向转动，即顺时针转动，动力齿轮13带动连杆14顺时针转动，连杆14上的棘爪15滑过棘轮15的内齿背，无法带动棘轮16转动，发电机的转子静止，没有感应电流产生；当包体31由于弹簧3的弹力作用而向上运动时，滑杆2和弹簧3向上运动，带动横杆4随之向上运动，从而带动横杆4上的齿条5向上运动，齿条5推动与之啮合的小齿轮6顺时针转动，继而带动大齿轮7顺时针转动，大齿轮带动动力齿轮13反向转动，即逆时针转动，动力齿轮13带动连杆14逆时针转动，连杆14上的棘爪插入棘爪16的齿槽中，带动棘轮16逆时针转动，从而使发电机的转子在定子的闭合铜线线圈内高速旋转，切割磁力场，产生感应电流。可见，通过传动单元的运动传递，可将缓冲单元中获取的人体/运动体的运动机械动能转换为发电单元中的电能。包体随人体/运动体上下运动快，则转子旋转快，所产生的电流大；包体随人体/运动体上下运动慢，则转子旋转慢，所产生的电流小。

在本实施例中，发电机的标称值：电压：5V；电流：0.8A；转速：3000转/分，当背包的负重量为大约8-10kg时，包体与缓冲单元的相对滑动量为4-6cm，发电单元能产生大约4w的电能。

可见，在本实施例中，因缓冲单元随包体31上下往复运动速率的不同会使传动单元具有不同的传动速率，从而导致发电机动力齿轮的速率不同，从而发电机转子的转速不同，使得在发电机的标称转速范围内，电磁感应产生的电流强度不同。一般的，缓冲单元上下往复运动速率越快，发电机产生的电流强度越大。发电机容量的大小，可根据背包使用者通常负重量来选择，若负重量较大，可选择容量较大的发电机，以获得更多的电能；若负重量一般，可选择容量较小的发电机，以节约成本。

其中，包体31主要用于容纳课本和文具，也可以分区设置装常用电子产品或小件的内袋，包体31的结构和形状以使包内的容纳物重量分布均匀为宜，这些在现有技术中已经比较成熟，这里不再赘述。

在本实施例中，包体支撑架32包括两根或多根钢杆，所述包体支撑架32的两根或多根钢杆，其结合形状可以是X形，也可以是井形。包体支撑架32连接在包体31的内侧，其可与悬挂运动式发电装置中的框形支架连接，再与包带34连接，从而组装形成一个背包整体，背负者可以通过包带34背负该背包。

如图3所示，包体支撑架32的适当位置处设置有扣钉33或扣孔12(与两根横杆4或两根竖直设置的支撑杆2上的位置相对应)，相应的，在悬挂运动式发电装置的两根横杆4或两根垂直的支撑杆1上设置有与之对应的扣孔12或扣钉33。

在本实施例中，该背包的安全警示单元选用会发光闪烁的LED灯8，LED灯8通过导线9电连接至蓄电单元的整流器与蓄电器10之间的连接点上，并在该连接点处设置有开关11，以方便在不需要进行安全警示的时候通过开关11关闭LED灯8，从而将电能储存在蓄电器10中。在需要进行安全警示的时候，保持开关11闭合，背包在运动过程中的动能通过悬挂运动式发电装置转换成电能，该电能促使LED灯8发光，而且根据背负者的运动速率，发电机发电电流强度能自动调节，当运动越快时，LED灯8的发光强度越强；当运动越慢时，LED灯8的发光强度越弱，从而使LED灯的发光强度与背负者运动速率保持同步，实现智能安全警示的功效。这与目前的安全背包由恒定电压的电池来给LED灯供电，因而LED灯的发光强度不会产生变化，不能通过LED灯的发光强度变化来更好地获得背包者的移动状态和移动速度得到警而言，解决了现有技术中安全背包LED灯由恒定电压的电池供电给而导致的LED灯发光强度不会发生变化的不足。

可见，本实施例中的背包所使用的弹簧具有缓冲作用，可以有效减轻背包背负者的肩部压力；更重要的是，该背包特有的传动单元和发电单元可使背包背负者在负重行走过程中，利用背包自身的重力作用，将运动动能转换为电能，从而使LED灯随运动速率发亮，发挥安全警示的作用。

另外，在携带此背包运动过程中，背负者可以利用蓄电器10内储存的电能为满足其用电电流和电压的所有其他用电设备提供电源。如：MP 3、LED灯光、振动按摩器、小型音响、收音机等，也可直接通过设置DC输出口或USB接口为手机、照相机、摄像机等充电。

实施例2：

如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于：本实施例中的传动单元中省略了棘轮机构。

其中，通过蓄电单元中的整流器将发电机输出的交流电转换成单向直流电，以使得发电机在正转和反转的过程中产生的发电量得以储存在蓄电器10中。

本实施例中，传动单元包括齿条5、与齿条5啮合的小齿轮6，以及与小齿轮6同轴设置的大齿轮7、与大齿轮7啮合的动力齿轮13。发电机的转子与动力齿轮13共轴设置，其传动方式与实施例1类似。在该实施例中，齿条5向下运动，齿条5推动与之啮合的小齿轮6逆时针转动，继而带动大齿轮7逆时针转动，大齿轮7带动动力齿轮13反向转动，即带动发电机顺时针转动；齿条5向上运动，齿条5推动与之啮合的小齿轮6顺时针转动，继而带动大齿轮7顺时针转动，大齿轮带动动力齿轮13反向转动，即带动发电机逆时针转动。可见，在这种方式下，使发电机的转子在定子的闭合铜线线圈内做高速正转和反转，切割磁力场，产生感应电流。此时，由于发电机在正转和反转过程中均有电流产生，发电量较实施例1增加了一倍，弹簧的回弹减震效果减少一倍。在发电机和蓄电器10之间，通过整流器将发电机输出的交流电转换成单向脉动性直流电，以使得发电机在正转和反转的过程中产生的发电量得以储存在蓄电器10中。现有的整流器产品比较多，应用时可以根据发电机的容量在市面上找到与之相匹配的整流器，这里对整流器的结构不进行详述。

在本实施例中，发电机的标称值：电压：13V；电流：1A；转速：3000转/分，当背包中负重量为大约20kg时，背包与缓冲单元的相对滑动量为6-8cm，产生大约13w的电能。

实施例3：

如图6所示，本实施例与实施例1的区别在于：其将精简的载重机构中的一根横杆4分拆为两段，并将这两段横杆4分别与一组传动单元连接。也就是说，本实施例中，传动单元采用两组，每组传动单元的结构都与实施例1或实施例2中的传动单元相同，两组传动单元分别与一个发电单元相连，从而使得一个背包能提供两个供电电源。这种结构的优点是，如果背包的重量足够大，则发电量可以增加一倍；但与此同时，与滑杆2连接的弹簧3的减震效果将受到影响，并且传动单元中，齿轮之间进行传动的阻力也相应增大，而且相应地也增加了制作成本。

本实施例的其他结构和发电方式与实施例1或实施例2相同，这里不再赘述。

同时，应该理解的是，本发明中悬挂运动式发电装置的位置并不限于上述实施例中在背包中的组装位置，即也可将该发电装置倒置，仅保持弹簧3和与之连接的滑杆2的配置方向不变，而将传动单元设置在包体的顶部，也就是说，与横杆4连接的齿条5向上延伸至与小齿轮6啮合，传动单元与发电单元连接，发电单元和蓄电单元也设置在包体的顶部。

并且，本发明悬挂运动式发电装置除了可以悬挂在人体上，也可悬挂在能够作规律运动的运动物体上进行发电。任何可使得本发明发电装置能按照上述工作方式工作的结构均应包括在本发明的保护范围内。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种悬挂运动式发电装置，其特征在于包括可悬挂于运动体上的悬挂单元、获取运动体活动或运动过程中产生的运动动能的缓冲单元、用于传递所得到的运动动能的传动单元、以及发电单元(18)，所述缓冲单元、传动单元、发电单元均设于悬挂单元上，所述缓冲单元、传动单元、发电单元依次相连，所述传动单元将缓冲单元获取的运动动能传递至发电单元(18)，发电单元(18)将所述传动单元传递的运动动能转化为电能。

2.根据权利要求1所述的悬挂运动式发电装置，其特征在于，所述缓冲单元包括一根或多根竖直设置的弹簧(3)、以及支撑在所述一根或多根弹簧(3)上的载重机构，所述载重机构自身具有一定重量或可载有一定重量的重物，载重机构压缩弹簧，使得弹簧在运动体活动或运动过程中可随载重机构作上下运动，所述载重机构与所述传动单元连接。

3.根据权利要求1所述的悬挂运动式发电装置，其特征在于，所述传动单元包括齿轮齿条机构，所述齿轮齿条机构包括与缓冲单元连接的齿条(5)、以及与齿条(5)啮合的小齿轮(6)，所述小齿轮(6)的中心轴与发电单元(18)的动力输入端相连。

4.根据权利要求3所述的悬挂运动式发电装置，其特征在于，所述传动单元还包括有棘轮棘爪机构，所述棘轮棘爪机构包括连杆(14)、固定在连杆(14)上的棘爪(15)、以及棘轮(16)，所述连杆(14)固定在小齿轮(6)的中心轴上，所述棘轮(16)的中心轴与所述发电单元(18)的动力输入端相连。

5.根据权利要求4所述的悬挂运动式发电装置，其特征在于，所述传动单元中还包括有转速放大机构，所述转速放大机构的运动输入端与所述齿轮齿条机构的运动输出端相连，所述转速放大机构的运动输出端与所述棘轮棘爪机构的运动输入端相连，所述转速放大机构包括与小齿轮(6)同轴设置的大齿轮(7)、以及与大齿轮(7)啮合的动力齿轮(13)，棘轮棘爪机构中的连杆(14)固定在动力齿轮(13)的中心轴上。

6.根据权利要求3所述的悬挂运动式发电装置，其特征在于，所述传动单元中还包括有转速放大机构，所述转速放大机构的运动输入端与所述齿轮齿条机构的运动输出端相连，所述转速放大机构的运动输出端与所述发电单元(18)的动力输入端相连，所述转速放大机构包括与小齿轮(6)同轴设置的大齿轮(7)、以及与大齿轮(7)啮合的动力齿轮(13)，所述动力齿轮(13)与所述发电单元(18)的动力输入端相连。

7.根据权利要求3或4或5或6所述的悬挂运动式发电装置，其特征在于，大齿轮(7)与小齿轮(6)的齿数比为150∶10～350∶10，所述大齿轮(7)与动力齿轮(13)的齿轮比为150∶10～350∶10；所述连杆(14)的形状为菱形；所述发电单元(18)包括发电机，所述发电机包括机座、以及设于机座上的转子和定子，所述转子与棘轮(16)共轴设置；或者所述发电单元(18)包括发电机，所述发电机包括机座、以及设于机座上的转子和定子，所述转子与动力齿轮(13)共轴设置。

8.根据权利要求1-7之一所述的悬挂运动式发电装置，其特征在于，该发电装置中还包括有与发电单元相连的蓄电单元，所述蓄电单元包括用于将发电机产生的交流电转换为直流电的整流器和用于储存发电单元中产生的电能的蓄电器(10)，所述发电单元的输出端与整流器相连，整流器同时与蓄电器(10)相连。

9.一种包含权利要求1-8之一所述悬挂运动式发电装置的背包，包括有包体(31)和包带(34)，其特征在于，所述包带(34)与悬挂运动式发电装置中的悬挂单元连接，所述包体(31)与悬挂运动式发电装置中的缓冲单元连接，所述缓冲单元能够获取人体/运动体活动或运动过程中产生的运动动能，该背包中还包括有用电设备单元，所述用电设备单元设于所述包体(31)上，所述用电设备单元与悬挂运动式发电装置中的发电单元电连接。

10.根据权利要求9所述的悬挂运动式发电装置，其特征在于，所述缓冲单元包括两根竖直设置的弹簧(3)、以及支撑在两弹簧(3)上的载重机构，所述载重机构包括两根中空的滑杆(2)、以及水平设置于两滑杆(2)之间的横杆(4)，所述两滑杆(2)的底部分别与两弹簧(3)的顶部相连，所述横杆(4)的两端分别与两滑杆(2)连接，横杆(4)或所述两滑杆(2)与包体(31)连接，横杆(4)与所述传动单元相连；所述悬挂单元包括有框型支架，所述框形支架由四根支撑杆(1)首尾相连形成，所述支撑杆(1)为空心圆杆，所述两弹簧(3)以及连接在两弹簧上的两滑杆(2)分设于相对设立的两支撑杆(1)内，所述两支撑杆相对的一侧上对称开有槽口，所述横杆(4)的两端穿过两槽口后分别与两滑杆(2)连接，所述槽口的长度与横杆随滑杆(2)上下运动的距离相当；所述用电设备单元为LED灯，或者蜂鸣器，或者GPS定位系统。

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