CN103633925A - 一种复合式便携发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种把机械能、热能和太阳能三种能量转换为电能的复合式便携发电装置，该装置可佩戴在手腕或小腿上使用。该装置把人在行走过程中手臂或者小腿的摆动的机械能转换为电能，同时也可把人体皮肤与外界之间的温度差所引起的流动的热能转换为电能，另外在有光照的情形下，装置中的太阳能电池板也可产生电量。整个复合式发电装置布局是热电发电部分位于装置的最底层，在此之上是机械式发电部分，最外层是太阳能电池板。本设计具有结构紧凑，便于携带和使用寿命长等特点，可以解决便携式电子产品和可穿戴电子产品供电不足的问题，因此具有良好的应用前景。

Description

一种复合式便携发电装置
技术领域
本发明涉及机械技术领域，特别涉及一种复合式便携发电装置。
背景技术
随着人们生活水平的提高和科学技术的发展，各种便携式电子产品和可穿戴电子产品的使用将越来越广泛。然而在这些电子产品中，往往存在着一个非常严重的问题，那就是电池供电不足导致这些产品不能长时间连续使用。面对这个问题，近年来兴起了便携式发电技术，以便随时随地地给携带的电子产品供电或充电。便携式发电技术利用人体携带的能量或环境中存在的能量来转换为电能，例如便携式太阳能充电器。
需要指出的是，人体携带的能量或环境中存在的能量往往是不稳定的，在特定场所，单一的能量转换方法很可能难以提供足够的电能满足使用需要。为此，本发明提出一种复合式能量转换方法，将三种能量转换方法集成于同一器件，实现一种复合式便携发电装置。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种将热能、机械能以及太阳能这三种能量转换为电能的便携式复合发电装置。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种复合式便携发电装置，该装置是由导热片1、热电片2、散热片3、振动发电机构10、太阳能电池板8组成。导热片1、热电片2和散热片3组成为热电发电单元，位于所述发电装置的最底层；振动发电机构10为机械能发电单元，位于所述发电装置的中间层；太阳能电池板8为太阳能发电单元，位于所述发电装置的最外层。导热片1位于所述装置的最底层，在导热片1之上是热电片2，并使用导热胶将热电片2与导热片1粘结固定连接。振动发电机构10位于热电片2之上，该振动发电机构10有一个由金属材料制作而成的长方形外壳，长方形外壳的C面19与热电片2通过导热胶粘结固定连接。振动发电机构10的长方形外壳的A面17和B面18上分别有通过导热胶粘结固定连接的散热片3，振动发电机构10的长方形外壳的D面20有通过粘结固定或金属件固定的太阳能电池板8。
本发明所述的复合式发电装置分为三个部分：第一部分是由导热片1、采用热电材料制作而成的热电片2和散热片3组成的热电发电单元；第二部分由压电片5、夹持座7、支持片4和质量块6组成一个悬臂梁结构的压电式振动发电机构，也可以是由多组线圈和多组磁铁构成一个动圈结构的电磁式振动发电机构；第三部分是由太阳能电池板构成的发电单元。上述三个部分是通过接口电路进行稳压、整流后一并输出。
本发明上述复合式发电装置，其热电发电部分把人体皮肤与外界的温度差所产生的流动的热能转换为电能，使用时热电片2通过接口电路2对电能存储器或负载进行电能输出。
本发明上述复合式发电装置，其机械能发电部分，对于压电式振动发电机构当人体运动时带动悬臂梁振动从而驱使压电片5产生电荷来实现机械能向电能转换；对于电磁式振动发电机构当人体运动时带动线圈振动从而电磁感应发电来实现机械能向电能转换。上述压电式振动发电机构或电磁式振动发电机构通过接口电路1再向电能存储器或负载进行电能输出。
本发明上述复合式发电装置，其太阳能发电部分为太阳能电池板，该电池板通过接口电路2向电能存储器或负载供电。
有益效果：
1、本发明能够很好地解决现有便携式发电器和可穿戴电子由于单一能量转换方式而导致电能供给不足的问题，实现了向更大功耗的电子设备进行供电的功能。
2、本发明结构紧凑、小巧，便于携带。
附图说明
图1为本发明的复合式发电装置的结构示意图。
标识说明：1-导热片；2-热电片；3-散热片；4-支持片；5-压电片；6-质量块；7-夹持座；8-太阳能电池板；9-皮带；10-振动发电机构。
图2为本发明的压电式振动发电机构的结构示意图，图2（a）表示发电机构的正视图，图2（b）表示发电机构的侧视图。
标识说明：4-支持片；5-压电片；6-质量块；7-夹持座；17-发电机构的A面；18-发电机构的B面；19-发电机构的C面；20-发电机构的D面；21-发电机构的E面；22-发电机构的F面。
图3为本发明的电磁式振动发电机构的结构示意图。
标识说明：11-永磁体；12-线圈；13-弹簧；14-永磁体支持座；15-外装置盒；17-发电机构的A面；18-发电机构的B面；19-发电机构的C面；20-发电机构的D面。
图4为本发明的太阳能电池板部分的示意图。
标识说明：8-太阳能电池板；16-导线。
图5为本发明的能量管理电路图。
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。
本发明是将复合式发电装置戴在手腕或小腿上，人在行走的过程中带动着手臂或小腿的晃动，从而使装置中的悬臂梁振动或线圈振动来进行机械能向电能转换，同时人体皮肤与外界之间的温度差引起的流动的热能也被转换为电能，另外在有光照的情形下，装置中的太阳能电池板也可产生电量，从而实现复合式能量转换来对可充电电池或可穿戴电子产品进行充电。
具体实施方式如下：
如图1所示，本发明提供了一种复合式便携发电装置，该装置是由导热片1、热电片2、散热片3、支持片4、压电片5、质量块6、夹持座7、太阳能电池板8组成。导热片1由薄铜片制作而成放置在所述装置的最底层，导热片1两端分别安装有皮带9，可以用于固定在手腕上。使用导热性能较好的铜质导热胶将热电片2与导热片1粘合固定起来，在热电片2的上方放置有悬臂梁结构的压电式振动发电机构10，该发电机构有一个铝制的长方形外壳，并用导热胶将振动发电机构10与热电片2粘合固定起来，用导热胶将散热片3粘结固定在振动发电机构10的两侧。
如图2所示，在所述振动发电机构10中，使用螺丝将支持片4固定联接在夹持座7上，使用AB胶水将压电片5和质量块6粘贴固定在支持片4上。
如图4所示，所述复合式发电装置，其太阳能电池板8采用的是单晶硅太阳能电池，将太阳能电池板8置于振动发电机构10的上侧，使用AB胶水将二者粘合固定起来。
如图5所示，本发明所述复合式发电装置的各个发电部分经过接口电路1或接口电路2整流、稳压以后可以与各种电子装置结合起来使用。
在本发明的复合式发电装置中，机械能向电能转换部分也可以是电磁式振动发电机构，如图3所示。该发电机构是由永磁体11、线圈12、弹簧13和永磁体支持座14组成，在永磁体支持座14上用胶水按一定的间距粘有若干块永磁体11，再将若干个线圈12按一定间距固定在一个塑料盒子里面，再在塑料盒子的两侧装有弹簧13，弹簧13的另一端固定在外装置盒15的内侧。人在行走的过程中，使线圈12与永磁体11之间发生相对运动，从而电磁感应发电。本发明上述的线圈12可以使用圆柱形，也可以使用矩形；线圈12相互之间采用的是串联、并联或者串并联的方式。

Claims (7)

1.一种复合式便携发电装置，其特征在于：所述发电装置是由导热片（1）、热电片（2）、散热片（3）、振动发电机构（10）、太阳能电池板（8）组成；所述的导热片（1）、热电片（2）和散热片（3）组成为热电发电单元，位于所述发电装置的最底层；振动发电机构（10）为机械能发电单元，位于所述发电装置的中间层；太阳能电池板（8）为太阳能发电单元，位于所述发电装置的最外层。
2.根据权利要求书1所述的一种复合式便携发电装置，其特征在于：所述发电装置包括：导热片（1）位于所述装置的最底层，在导热片（1）之上是热电片（2），并使用导热胶将热电片（2）与导热片（1）粘结固定连接；振动发电机构（10）位于热电片（2）之上；所述振动发电机构（10）有一个由金属材料制作而成的长方形外壳，长方形外壳的C面（19）与热电片（2）通过导热胶粘结固定连接；振动发电机构（10）的长方形外壳的A面（17）和B面（18）上分别有通过导热胶粘结固定连接的散热片（3），振动发电机构（10）的长方形外壳的D面（20）有通过粘结固定或金属件固定的太阳能电池板（8）。
3.根据权利要求书1所述的一种复合式便携发电装置，其特征在于：所述的导热片（1）是由薄铜片或导热系数高的高分子材料制作而成。
4.根据权利要求书1或2所述的一种复合式便携发电装置，其特征在于：所述的散热片（3）通过导热胶粘结固定在振动发电机构（10）的长方形外壳的A面（17）和B面（18）上。
5.根据权利要求书1所述的一种复合式便携发电装置，其特征在于：所述的振动发电机构（10）为压电式发电时，是一个由压电片（5）、支持片（4）、质量块（6）和夹持座（7）组成的悬臂梁结构。
6.根据权利要求书1或5所述的一种复合式便携发电装置，其特征在于：所述振动发电机构（10）为电磁式发电时，是由永磁体（11）、线圈（12）、弹簧（13）和永磁体支持座（14）组成。
7.根据权利要求书1所述的一种复合式便携发电装置，其特征在于：所述发电装置中的太阳能发电部分为太阳能电池板（8），固定在振动发电机构（10）上。
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