CN103603780A - 关节发电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种关节发电器，该发电器是由外壳1、摆动杆2、整向器3、输入驱动轴4、输出驱动轴5、驱动齿轮6、变速齿轮组7、齿轮组的初级齿轮8、齿轮组的终级齿轮9、发电机单元10、发电机的中心齿轮11、接口电路模块12和绑带13组成。当关节发生运动时，缓慢的关节往复运动依次通过摆动杆2、输入驱动轴4、整向器3、输出驱动轴5、驱动齿轮6、变速齿轮组的初级齿轮8、变速齿轮组7、变速齿轮组的终极齿轮9和发电机的中心齿轮11，最后传递到发电机单元10并使发电机单元10的转子进行高速旋转，从而实现高效率地发电。

Description

关节发电器

技术领域

本发明涉及新型能源器件的机械技术领域，特别涉及一种便携式关节发电装置。

背景技术

近年来，人们的日常生活中越来越依赖便携式的电子设备，从医疗产品到消费电子等。目前这些产品大多数是用电池供电，这不仅增加设备的体积和重量，而且也给使用者带来了不便。这就需要开发一种可持续的能源来代替原有的电池。通过收集生物力学能量的方式，可将使用者日常活动中产生的能量收集后直接为电子设备供电。

现有技术中的一些便携式发电器，如发电鞋、发电背包等，由于结构不尽合理，线圈低速切割磁感应线，磁通量变化慢，发电效率低，大多通过增加发电装置的体积和重量来增加发电量；还有一些手摇或按压式的，需要额外花费时间和精力去做功来发电。而本发明能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的是提供一种可穿戴的关节发电器，该发电器可收集人或动物运动时关节伸展弯曲产生的机械能，并将关节运动产生的机械能转换成电能，从而实现了给便携式电子设备持续直接供电。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：本发明一种关节发电器，该发电器是由外壳1、摆动杆2、整向器3、输入驱动轴4、输出驱动轴5、驱动齿轮6、变速齿轮组7、齿轮组的初级齿轮8、齿轮组的终级齿轮9、发电机单元10、发电机的中心齿轮11、接口电路模块12和绑带13组成。所述的整向器3的输入驱动轴4伸出外壳1，输入驱动轴4与摆动杆2固定连接，输出驱动轴5的末端固定有驱动齿轮6，驱动齿轮6与变速齿轮组7的初级齿轮8啮合，变速齿轮组的终极齿轮9和发电机单元10的中心齿轮11相啮合；绑带13固定在外壳1和摆动杆2上。整向器3的输入驱动轴4伸出外壳1，输入驱动轴4与摆动杆2固定连接，输出驱动轴5的末端固定有驱动齿轮6，驱动齿轮6与变速齿轮组7的初级齿轮8啮合，变速齿轮组的终极齿轮9和发电机单元10的中心齿轮11相啮合；两条绑带13分别固定在外壳1和摆动杆2上，该摆动杆2往复摆动通过整向器3的整向变换为只有一个方向的旋转运动。整向器3中使用了两个单向滚动机构，并且滚动机构为单向轴承或者为单向离合器。该发电器中有变速齿轮组7，变速齿轮组7是将缓慢的旋转运动转换成高速的旋转运动。所述发电机的输出端设有接口电路模块12用于连接用电设备。

本发明的整向器3是由输入驱动轴4、输出驱动轴5、驱动齿轮6、第一输入齿轮14、第一单向滚动机构15、第二输入齿轮16、第二单向滚动机构17、变向齿轮18、变向齿轮轴19、第一输出齿轮20、第二输出齿轮21组成。外壳1的末端有一摆动杆2，输入驱动轴4与摆动杆2用螺丝联接为一整体，并深入外壳1。整向器3用螺丝或胶水固定在外壳1内，其输入驱动轴4上套有第一单向滚动机构15和第二单向滚动机构17，两滚动机构装配方向相反；两滚动机构上分别对应紧配有第一输入齿轮14和第二输入齿轮16；输出驱动轴5上紧配有第一输出齿轮20和第二输出齿轮21，第一输出齿轮20与第一输入齿轮14啮合，变向齿轮轴19上套有变向齿轮18，第二输入齿轮16和第二输出齿轮21都与变向齿轮18啮合，实现传动和变向。驱动齿轮6紧配在输出驱动轴5末端，与齿轮组的初级齿轮8啮合；变齿轮组7固定在外壳1，其终极齿轮9又与发电机单元10的中心齿轮11齿轮啮合，这样就可以带动发电机运转。发电机单元10用螺丝固定在外壳1内。

本发明的第一输入齿轮14套在第一单向滚动机构15的外轮廓上并紧密固定，第二输入齿轮16套在第二单向滚动机构17的外轮廓上并紧密固定，第二输入齿轮16与变向齿轮18啮合。所述输出驱动轴5上紧配有第一输出齿轮20、第二输出齿轮21和驱动齿轮6，第一输出齿轮20与第一输入齿轮14啮合，第二输出齿轮21与变向齿轮18啮合。

本发明的外壳1和摆动杆2上面固定有绑带13，从而可将其穿戴在关节处，并根据情况进行松紧调节。在关节活动使摆动杆2摆动，输入驱动轴4随之转动，转动可分为正转和反转两种，经过整向器3作用，在输出驱动轴5上的驱动齿轮6始终只有一种转动方向。驱动齿轮6带动变速齿轮组7运转，齿轮组7的终级齿轮9又推动发电机单元10的中心齿轮11高速转动，从而使发电机单元11工作产生电能。所产生的电通过接口电路模块12给用电器供电。

本发明通过使用摆动杆2来传递关节处伸展弯曲产生的摆动，整向器3的输入驱动轴联接着摆动杆2；在传动机构中使用了整向器3进行整向；使用变速齿轮组7来增大发电机的转速，采用了接口电路模块12，在关节发电器上增加可以进行松紧调节绑带13。

本发明的输出端设有接口电路模块12，该电路模块有整流和调节电压功能，其输出端可用于适配连接用电设备。

有益效果：

1、本发明能够实现将关节活动产生的机械能转向电能的有效转化，使用了整向器，可以保持发电机始终朝同一方向加速运转。

2、本发明使用多级齿轮构成的齿轮组，可以将原来关节处的低速摆动通过齿轮组的加速转化为发电机高速转动，从而产生较大的电压。加之接口电路模块的具有整流和调节输出电压作用，可以对多种用电器供电。

3、本发明在关节发电器上增加可以进行松紧调节绑带，使其方便使用者穿戴，因而更便携。所以，这种设计独特的发电器具有真正的应用价值，能为便携式电子设备直接持续供电，从而减少电池使用带来的危害，同时也是真正意义上的环保产品，很值得大力推广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

标识说明：1-外壳；2-摆动杆；3-整向器；4-输入驱动轴；5-输出驱动轴；6-驱动齿轮；7-变速齿轮组；8-齿轮组的初级齿轮；9-齿轮组的终级齿轮；10-发电机单元；11-发电机的中心齿轮；12-接口电路模块；13-绑带。

图2为整向器的结构示意图。

标识说明：4-输入驱动轴；5-输出驱动轴；6-驱动齿轮；14-第一输入齿轮；15-第一单向滚动机构；16-第二输入齿轮；17-第二单向滚动机构；18-变向齿轮；19-变向齿轮轴；20-第一输出齿轮；21-第二输出齿轮。

图3为本发明的接口电路示意图。

标识说明：12-接口电路模块。

图4为本发明的关节发电器的穿戴状态示例图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，本发明提供了一种关节发电器，该发电器是由外壳1、摆动杆2、整向器3、输入驱动轴4、输出驱动轴5、驱动齿轮6、变速齿轮组7、齿轮组的初级齿轮8、齿轮组的终级齿轮9、发电机单元10、发电机的中心齿轮11、接口电路模块12和绑带13组成。该整向器3的输入驱动轴4伸出外壳1，输入驱动轴4与摆动杆2固定连接，整向器3的输出驱动轴5的末端固定有驱动齿轮6，驱动齿轮6与变速齿轮组7的初级齿轮8啮合，变速齿轮组的终极齿轮9和发电机单元10的中心齿轮11相啮合；两条绑带13分别固定在外壳1和摆动杆2上，该摆动杆2往复摆动变换为只有一个方向的旋转运动。整向器3中使用了两个单向滚动机构，并且滚动机构为单向轴承或者为单向离合器。该发电器中有变速齿轮组7，变速齿轮组7是将缓慢的旋转运动转换成高速的旋转运动。所述发电机的输出端设有接口电路模块12用于连接用电设备。

本发明的外壳1的末端有一摆动杆2，其通过螺丝与输入驱动轴4联接为一整体，输入驱动轴4深入外壳1内。整向器3通过螺丝或胶水固定在外壳1内，输入驱动轴4上套有第一单向滚动机构15和第二单向滚动机构17，两单向滚动机构装配方向相反，两滚动机构可以为单向轴承或者为单向离合器；两单向滚动机构上分别固定有第一输入齿轮14和第二输入齿轮16；输出驱动轴5上紧配有第一输出齿轮19和第二输出齿轮20，第一输出齿轮19与第一输入齿轮14啮合，第二输出齿轮20和第二输入齿轮16都与变向齿轮18啮合，实现传动和整向。驱动齿轮6紧配在输出驱动轴5的末端，与齿轮组的初级齿轮8啮合；变齿轮组7通过螺丝或胶水固定在外壳1内，其终极齿轮9又与发电机单元10的中心齿轮11齿轮啮合，发电机单元10通过螺丝固定在外壳1内。本发明使用摆动杆2来传递关节处伸展弯曲产生的摆动，整向器3的输入驱动轴联接着摆动杆2；在传动机构中使用了整向器3进行整向；使用变速齿轮组7来增大发电机的转速，使用接口电路模块12来整流调压，在关节发电器上增加可以进行松紧调节绑带13。

如图3所示，在发电机的输出端设有接口电路模块12，该电路模块的输出端可用于连接用电设备。

如图4所示，本发电器上固定有绑带13，从而可将其穿戴在关节处，并根据情况进行松紧调节。在关节活动使摆动杆2摆动，输入驱动轴4随之转动，转动可分为正转和反转两种，经过整向器3作用，在输出驱动轴5上的驱动齿轮6始终只有一种转动方向。驱动齿轮6带动变速齿轮组7运转，齿轮组7的终级齿轮9又推动发电机单元10的中心齿轮11高速转动，从而使发电机单元11工作产生电能。所产生的电通过电路模块12进行整流调压，最后给用电器供电。

Claims (10)

1.一种关节发电器，其特征在于：该发电器是由外壳（1）、摆动杆（2）、整向器（3）、输入驱动轴（4）、输出驱动轴（5）、驱动齿轮（6）、变速齿轮组（7）、变速齿轮组的初级齿轮（8）、变速齿轮组的终级齿轮（9）、发电机单元（10）、发电机的中心齿轮（11）、接口电路模块（12）、和绑带（13）组成；所述的整向器（3）的输入驱动轴（4）伸出外壳（1），输入驱动轴（4）与摆动杆（2）固定连接，输出驱动轴（5）的末端固定有驱动齿轮（6），驱动齿轮（6）与变速齿轮组（7）的初级齿轮（8）啮合，变速齿轮组的终极齿轮（9）和发电机单元（10）的中心齿轮（11）相啮合；绑带（13）固定在外壳（1）和摆动杆（2）上。

2.根据权利要求1所述的一种关节发电器，其特征在于：所述的整向器（3）是由输入驱动轴（4）、输出驱动轴（5）、驱动齿轮（6）、第一输入齿轮（14）、第一单向滚动机构（15）、第二输入齿轮（16）、第二单向滚动机构（17）、变向齿轮（18）、变向齿轮轴（19）、第一输出齿轮20、第二输出齿轮（21）组成；输入驱动轴（4）上套有第一单向滚动机构（15）和第二单向滚动机构（17），两滚动机构装配方向相反；两滚动机构上分别对应固定有第一输入齿轮（14）和第二输入齿轮（16）；输出驱动轴（5）上紧配有第一输出齿轮（20）、第二输出齿轮（21）和驱动齿轮（6），第一输出齿轮（20）与第一输入齿轮(14)啮合，变向齿轮轴(19)上套有变向齿轮(18)，第二输入齿轮(16)和第二输出齿轮(21)都与变向齿轮(18)啮合。

3.根据权利要求1或2所述的一种关节发电器，其特征在于：所述第一滚动机构（15）和第二滚动机构（17）为单向轴承或者为单向离合器。

4.根据权利要求1或2所述的一种关节发电器,其特征在于：第二输入齿轮（16）和第二输出齿轮（21）之间安装了变向齿轮（18），第二输入齿轮（16）和第二输出齿轮（21）的旋转方向相同。

5.根据权利要求1或2所述的一种关节发电器,其特征在于：所述的发电器在安装第一单向滚动机构（15）和第二单向滚动机构（17）时，工作方向处于相反方向，整向器（3）把所述的摆动杆（2）往复摆动变换为只有一个方向的旋转运动。

6.根据权利要求1或2所述的一种关节发电器，其特征在于：所述第一输入齿轮（14）套在第一单向滚动机构（15）的外轮廓上并紧密固定，第二输入齿轮（16）套在第二单向滚动机构（17）的外轮廓上并紧密固定，第二输入齿轮（16）与变向齿轮(18)啮合。

7.根据权利要求1或2所述的一种关节发电器，其特征在于：所述输出驱动轴（5）上紧配有第一输出齿轮（20）、第二输出齿轮（21）和驱动齿轮（6），第一输出齿轮（20）与第一输入齿轮(14)啮合，第二输出齿轮(21)与变向齿轮(18)啮合。

8.根据权利要求1所述的一种关节发电器，其特征在于：所述的发电器中有变速齿轮组（7）；变速齿轮组（7）将缓慢的旋转运动转换成高速的旋转运动。

9.根据权利要求1所述的一种关节发电器，其特征在于：所述发电机的输出端设有接口电路模块（12）；所述的接口电路模块（12）的输出端连接用电设备。

10.一种用于关节发电器的整向器，其特征在于：所述的整向器（3）是由输入驱动轴（4）、输出驱动轴（5）、驱动齿轮（6）、第一输入齿轮（14）、第一单向滚动机构（15）、第二输入齿轮（16）、第二单向滚动机构（17）、变向齿轮（18）、变向齿轮轴（19）、第一输出齿轮20、第二输出齿轮（21）组成；输入驱动轴（4）上套有第一单向滚动机构（15）和第二单向滚动机构（17），两滚动机构装配方向相反；两滚动机构上分别对应固定有第一输入齿轮（14）和第二输入齿轮（16）；输出驱动轴（5）上紧配有第一输出齿轮（20）、第二输出齿轮（21）和驱动齿轮（6），第一输出齿轮（20）与第一输入齿轮(14)啮合，变向齿轮轴(19)上套有变向齿轮(18)，第二输入齿轮(16)和第二输出齿轮(21)都与变向齿轮(18)啮合。

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