CN103573571A - 偏心惯性轮发电装置 - Google Patents
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Abstract
一种体积小、能量使用效率高、机械式的偏心惯性轮发电装置，主要包括平面涡卷弹簧、半圆形惯性轮、主轴1、主轴2、超越离合器、线圈、磁极、电刷、电容组。本装置采用偏心轮随惯性作用转动的工作原理，其核心部分是半圆偏心轮以及平面涡卷弹簧，利用偏心轮质量中心与偏心轮转动中心不重合的特点在摆动时实现主轴的转动，通过其转动带动线圈切割磁力线产生电流。基于惯性轮的转动以及结构的高灵敏度和高能量利用率，同时考虑到整个结构的独立性与封闭性，本发电装置可实现随身携带使用以及适应于多种环境时，如潮湿环境下的手臂摆动时能量的收集与发电，无需对设备进行专门的充电操作。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种微型发电装置，特别是针对于可随身携带的偏心惯性轮结构发电装置。
背景技术
随着现代文明对自然界各个人类未知领域的探索，以及电能的普遍使用的大背景下。发电设备在探险活动与日常生活中的运用得到了越来越多的广泛关注。如深海探险、地下探险活动的照明设备，以及在恶劣条件下军队行军过程的通讯设备电源等。目前，常用的军队行军电源、户外供电设备供给以及一般探险活动中的照明设备电源普遍采用的是太阳能发电、手摇发电以及特殊功能材料发电等。可是由于材料成本限制，以及对环境的适应能力上存在较大问题，例如对地下、深海进行的探险活动无法进行对阳光等采集，同时手摇发电的使用并不是很方便，需要专门对其进行手摇充电操作，而特殊功能材料只限于使用在少数特殊领域，且存在制造难度大，稳定性不足，重复性差，成本又高这种种问题。开发一种低成本、使用方便、可随身携带、可适应多种环境、性能优异的微型发电装置具有良好的应用前景。由于机械式发电设备、机械式能量转换设备较其他同类型设备性能稳定、使用寿命长、性能优异。近些年，国内外研究人员始终对机械式发电设备进行研究。而同时，微型的蓄能设备的研制也已逐步成熟，其研究发展为随身携带的微型发电装置的研发提供了新的机遇。凭借微型蓄能设备研究发展，如超级电容组的研发成功，为可以制作出性能稳定，结构紧凑，成本低，寿命长，轻便、可随身携带的微型发电装置提供了保证。但是从目前可检索的国内外文献资料中可以看出，国内还没有实用性的微型、可随身携带的，适用于多种环境下的机械式发电设备研制成功，因此研制一款可随身携带以及带有短时电量存储设备的微型偏心惯性轮发电装置具有重要意义。
发明内容
为了设计一种可随身携带的电源收集设备，本发明提供了一项偏心惯性轮发电装置，采用的是惯性轮由于惯性作用实现转动的工作原理，其核心部分是惯性轮以及平面涡卷弹簧由于外界振动或者摆动所带动设备进行转动收集能量，再通过各种机械结构将能量进行转换收集。利用惯性轮的转动带动导线切割磁感线产生感应电动势的性质，产生电能并通过电容组对切割磁感线所产生的电能进行收集。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：偏心惯性轮发电装置由惯性轮能量收集装置、势能-电能能量转换装置、电能收集装置三部分组成，主要包括平面涡卷弹簧、半圆形惯性轮、主轴1、主轴2、超越离合器、线圈、磁极、电刷、电容组、螺母、导线。
所述惯性轮能量收集装置由半圆形惯性轮、平面涡卷弹簧、超越离合器、主轴1、螺母组成。其特征在于，所述半圆形惯性轮通过螺母与主轴1相连接，用于对外界振动、摆动多余能量的收集。所述主轴1再通过超越离合器与平面涡卷弹簧相连接，可以实现单向转动能量的收集，不会因为主轴1与惯性轮的逆向转动而释放已收集的能量。所述能量收集装置整体实现密封，可尽可能减小环境因素的影响，可适用于多种恶劣环境，如潮湿、盐碱环境。
所述势能-电能转换装置由转换装置和传递电路组成，主要包括主轴2、线圈、磁极、电刷、电路导线。所述主轴2连接能量收集装置，将平面涡卷弹簧所收集的能量传递至线圈带动线圈整体转动，带动线圈切割磁力线产生感应电动势，将势能转换为电能。所述电刷连接感应线圈，直接产生直流电流。
所述电能收集装置由电能传递电路以及电容组组成，主要包括电容组、导线。所述电容组具有在给定电位差下，有存储电荷的作用，用电容组作为短时电能存储设备，可使得设备可更易达到微型化。当势能-电能转换装置产生的直流电传递至并联电容组，可达到短时间存储电能的作用，在平面涡卷弹簧所存储的能量消耗完毕而外界也没有振动能量输入时，可持续供电一段时间。
本发明偏心惯性轮发电装置采用的是惯性轮由于惯性作用实现转动的工作原理，其核心部分是惯性轮由于外界振动或者摆动所带动设备进行转动，利用惯性轮的转动带动导线切割磁感线产生感应电动势的性质，产生电能并通过电容组对切割磁感线所产生的电能进行收集。基于惯性轮装置的稳定性，此偏心惯性轮发电装置结构紧凑，使用寿命长，可适应多种环境。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为发明偏心惯性轮发电装置的整体结构示意图。
本图中1.半圆形惯性轮，2.平面涡卷弹簧，3.主轴1，4.超越离合器，5.线圈，6.磁极，7.电刷，8.主轴2，9.电容组，10.电源输出接口。
图2为本发明偏心惯性轮发电装置的偏心惯性轮示意图：
本图中O为圆心，M为惯性轮质量中心。
具体实施方式
如图1所示，本发明偏心轮惯性发电装置，主要包括平圆形惯性轮(1)，平面涡卷弹簧(2)，主轴1(3)，超越离合器(4)，线圈(5)，磁极(6)，电刷(7)，主轴2(8)电容组(9)，电源输出接口(10)。
工作时，将整个设备固定在手臂或者其他振动源上，当外界有能量输入，惯性轮(1)转动，带动主轴1(3)转动，通过超越离合器(4)与平面涡卷弹簧(2)相连接，主轴1(3)只将单向运动传递至平面涡卷弹簧(2)，弹簧蓄能并通过主轴2(8)将能量传递至线圈(5)，切割磁极(6)所产生的磁力线输出产生感应电流，通过导线传递至电容组(9)进行暂时存储，再逐步将电能传递至电源输出接口(10)
图2所示，本实发明偏心惯惯性轮发电装置的偏心惯性轮示意图，O为圆心，M为惯性轮质量中心。当外界有振动输入时，惯性轮(1)由于惯性作用，质量中心M与圆心O不重合，惯性轮转动，带动平面涡卷弹簧(2)进行蓄能，之后再通过能量转换过程转换为电能。
Claims (6)
1.设计一项偏心惯性轮发电装置，其特征在于，主要包括半圆形惯性轮(1)，平面涡卷弹簧(2)，主轴1(3)，超越离合器(4)，线圈(5)，磁极(6)，电刷(7)，主轴2(8)电容组(9)，电源输出接口(10)等。
2.如权利要求1所述，基于偏心惯性轮发电装置，其特征在于，主轴1(3)与平面涡卷弹簧(2)通过超越离合器(4)连接，当半圆形惯性轮(1)正转时可带动平面涡卷弹簧(2)收紧，实现蓄能。而半圆形惯性轮(1)由于受外界惯性作用进行反转时不对平面涡卷弹簧(2)进行作用，保证平面涡卷弹簧(2)不会无故释放已蓄积的能量。
3.如权利要求1所述，基于偏心惯性轮发电装置，其特征在于：所述主轴2(8)连接线圈(5)，平面涡卷弹簧(2)所蓄积的势能带动主轴2(8)以及线圈(5)切割磁极(6)所产生的磁力线；以此产生电流。
4.如权利要求1所述，基于偏心惯性轮发电装置，其特征在于：线圈(5)切割磁极(6)所产生的磁力线所产生的电流，通过多个电容并联而成的电容组(9)进行蓄能，不仅可以实现较大量的蓄能，在半圆形惯性轮(1)未能实现转动或蓄能弹簧(2)释放出所行所蓄积的能量之后仍可实现短时间的供电，可实现供电的平稳，保护用电设备，同时此能量蓄集设备可尽量减轻设备重量。
5.如权利要求1所述，基于偏心惯性轮发电装置，其特征在于：设备整体结构，包括能量收集装置以及能量转换装置可实现密封设计，设备结构主要以机械结构为主，可靠性较强，经久耐用。由于设备除电源输出接口(10)外均可实现密封设计，可适用于多种环境下使用，如可在潮湿、盐碱环境下使用。
6.如权利要求1所述，基于偏心惯性轮发电装置，其特征在于：半圆形惯性轮(1)主要运用偏心轮质量中心与转动中心不一致的特点，可以吸收外界摆动以及振动时的多余能量，同时可通过调节线圈大小以及惯性轮大小等方式调节装置所能收集的能量范围，包括随手臂摆动时的多余能量收集或者大型设备使用过程中的振动能量收集，无需对设备进行专门的充电操作。
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Application publication date: 20140212 |