CN103825330A - 一种基于动能发电的便携式移动电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于动能发电的便携式移动电源，包括壳体、电池盒、电池管理部件、蓄电池、充电部件和动能发电装置，其中电池盒设置于壳体内部的下方，电池管理部件、蓄电池和充电部件设置于电池盒内，动能发电装置设置于壳体内电池盒的上方，所述的蓄电池与动能发电装置通过电池管理部件相连接，动能发电装置包括运动强磁铁、固定强磁铁、套筒和线圈，所述的套筒的截面形状为正多边形，运动强磁铁是与套筒截面形状相对应的柱体强磁铁。本发明发电效率高，尺寸较小，便于携带，故障率低，无需用户主动干预即可发电。

Description

一种基于动能发电的便携式移动电源

技术领域

本发明涉及一种用于提高移动电子设备续航能力的便携式发电装置，具体涉及一种基于动能发电的便携式移动电源。

背景技术

随着科技的发展，移动电子设备已渗入到人类生活的方方面面，如：移动电话、便携式音频设备、数码相机、笔记本电脑等，各种电子产品的出现给人们的生活提供了极大的便利。基于成本和环境的考虑，大多数便携式电子设备均采用蓄电池供电，由于蓄电池的充电地点固定，且在充电时间内移动设备将丧失其移动性能。因此，各种移动电子设备的续航能力已经成为消费者关注的焦点问题。

为了实现对移动设备充电，各国工程技术人员进行了许多研究工作。例如，利用太阳能进行电能储存的移动充电设备，该类设备尺寸较大，不方便携带，此外，太阳能充电设备受天气影响较大，通常只能在光照较好的天气下使用，而在夜晚或阴雨天效果很差。另一种可被用做移动充电器的设备是动能充电器，其理论基础是法拉第电磁定律，即磁场改变能够产生电流且电流的大小取决于磁场变化的大小。这种发电方式通常采用永磁体和线圈做磁场切割运动产生电能的发电方式，其线圈截面一般设计为圆形，即由圆柱形永磁体在线圈绕制的圆柱型腔体内直线往返运行，进而产生电能。过去，人们按照此定律研制的动能发电装置并没有被广泛采用，部分原因是由于其外形较大，重量较重，不利于携带。这是由于设计者为了便于磁体滑动，通常采用圆筒形磁铁，不但增加了装置的体积，还增加了装置的重量。还有一类动能充电器通常需要人主动驱动曲柄旋转进行发电，发电过程将影响用户的使用。另外，由于采用齿轮传动，齿轮间互相影响，故障较多，需要定期对部件进行维护或更换。

因此，有必要设计一种基于动能发电的便携式移动电源，以提高发电效率，减小设计尺寸，达到方便携带的目的。该便携式移动电源可以通过用户主动摇晃、振荡或间接被动的运动（如用户携带该装置散步，跑步，汽车或其它日常活动）获得电能。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足而提供了一种基于动能发电的便携式移动电源，通过对动能发电装置进行优化提高了其发电效率，减少了装置的尺寸，使其便于携带，能够有效地提高移动电子设备的续航能力，是一种清洁、环保、方便的移动供电设备。

本发明的技术方案为：一种基于动能发电的便携式移动电源，其特征在于包括壳体、电池盒、电池管理部件、蓄电池、充电部件和动能发电装置，其中电池盒设置于壳体内部的下方，电池管理部件、蓄电池和充电部件设置于电池盒内，所述的充电部件与蓄电池通过导线相连接，用于给外部用电设备充电，所述的动能发电装置设置于壳体内电池盒的上方，蓄电池与动能发电装置通过电池管理部件相连接，所述的动能发电装置包括运动强磁铁、固定强磁铁、套筒和线圈，其中运动强磁铁在套筒内部运动，套筒的截面形状为正多边形，运动强磁铁是与套筒截面形状相对应的柱体强磁铁，套筒的上下端口处分别设有固定强磁铁，固定强磁铁朝向套筒内部的极性与运动强磁铁的极性相同，所述的线圈缠绕于套筒的外侧，运动强磁铁的高度为线圈缠绕高度的85%-95%，线圈的中心位于套筒的二分之一处，套筒的高度为运动强磁铁高度的三倍。本发明所述的套筒的截面形状为正三角形、正方形或者正五边形。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：发电效率高，尺寸较小，便于携带，故障率低，无需用户主动干预即可发电。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，图2是本发明的线路连接图，图3是本发明动能发电装置的结构示意图，图4是截面形状为圆形的套筒及运动强磁铁图组成的动能发电装置的输出电压波形图，图5是截面形状为正方形的套筒及运动强磁铁图组成的动能发电装置的输出电压波形图，图6是截面形状为正五边形的套筒及运动强磁铁图组成的动能发电装置的输出电压波形图，图7是截面形状为正三角形的套筒及运动强磁铁图组成的动能发电装置的输出电压波形图。

图面说明：1、电池盒，2、壳体，3、动能发电装置，4、电池管理部件，5、充电部件，6、蓄电池，7、运动强磁铁，8、固定强磁铁，9、线圈，10、套筒。

具体实施方式

结合附图详细描述实施例。一种基于动能发电的便携式移动电源，包括壳体2、电池盒1、电池管理部件4、蓄电池6、充电部件5和动能发电装置3，其中电池盒1设置于壳体2内部的下方，电池管理部件4、蓄电池6和充电部件5设置于电池盒1内，所述的充电部件5与蓄电池6通过导线相连接，用于给外部用电设备充电，所述的动能发电装置3设置于壳体2内电池盒1的上方，蓄电池6与动能发电装置3通过电池管理部件4相连接，所述的动能发电装置3包括运动强磁铁7、固定强磁铁8、套筒10和线圈9，其中运动强磁铁7在套筒10内部运动，套筒10的截面形状为正多边形，运动强磁铁7是与套筒10截面形状相对应的柱体强磁铁，套筒10的上下端口处分别设有固定强磁铁8，固定强磁铁8朝向套筒10内部的极性与运动强磁铁7的极性相同，所述的线圈9缠绕于套筒10的外侧，运动强磁铁7的高度为线圈9缠绕高度的85%-95%，线圈9的中心位于套筒10的二分之一处，套筒10的高度为运动强磁铁7高度的三倍。

分别以套筒截面设计为正方形、正三角形和正五边形的动能发电装置为例，阐述其相对于圆形截面的动能发电装置的优越性。

为了方便分析，对截面为圆形的套筒及运动强磁铁组成的动能发电装置和截面为正方形的套筒及运动强磁铁组成的动能发电装置进行比较，上述正方形为上述圆形的内接正方形。

截面为圆形的套筒及运动强磁铁组成的动能发电装置的输出电压波形如图4所示，截面为正方形的套筒及运动强磁铁组成的动能发电装置的输出电压波形如图5所示。由图5可以看出，截面为正方形的套筒及运动强磁铁组成的动能发电装置的输出电压大于图4所示的截面为圆形的套筒及运动强磁铁组成的动能发电装置，另外，由于线圈截面为内接正方形，因此，截面为正方形的动能发电装置的体积较小，由于运动强磁铁截面为内接正方形，因此，截面为正方形的运动强磁铁体积较小，重量较轻，相同匝数下，线圈总长更短，重量更轻。由以上分析可知，本发明的动能发电装置的体积更小和重量更轻，且发电量更大。

截面为正五边形的套筒及运动强磁铁组成的动能发电装置的输出电压波形如图6所示，上述正五边形为上述圆形的内接正五边形。由图6可以看出，截面为正五边形的套筒及运动强磁铁组成的动能发电装置的输出电压大于图4所示的截面为圆形的套筒及运动强磁铁组成的动能发电装置，另外，由于套筒和运动强磁铁截面为内接正五边形，正五边形动能发电装置的体积较小、重量较轻。

对截面为圆形的套筒及运动强磁铁组成的动能发电装置和截面为正三角形的套筒及运动强磁铁组成的动能发电装置进行比较，上述正三角形为上述圆形的内接正三角形。

设圆形半径为R，其周长为2πR，可得圆形的内接正三角形的周长为                                               ，因此，等长铜线条件下，三角形截面的铜线匝数多于圆形截面的铜线匝数，通过计算可知，在圆形铜线匝数为100匝时，相同的铜线可在三角形截面绕制120匝。

截面为正三角形的套筒及运动强磁铁组成的动能发电装置的输出电压波形如图7所示。由图7可以看出，截面为正三角形的套筒及运动强磁铁组成的动能发电装置的输出电压与图4所示的截面为圆形的套筒及运动强磁铁组成的动能发电装置基本相同。由于套筒和运动强磁铁的截面为内接正三角形，因此，截面为正三角形的动能发电装置的体积和重量远小于圆形截面的动能发电装置。综上所述，本发明的线圈、运动强磁铁和套筒的截面设计为正方形和正三角形截面的动能发电装置的体积更小和重量更轻，发电效率更高。

综上所述，本发明通过对现有动能发电装置结构进行优化提高其发电效率，使该类产品的重量和体积大大减小，提高了该类产品的实用性，可有效提高移动电子设备的续航能力。

Claims (2)

1.一种基于动能发电的便携式移动电源，其特征在于包括壳体、电池盒、电池管理部件、蓄电池、充电部件和动能发电装置，其中电池盒设置于壳体内部的下方，电池管理部件、蓄电池和充电部件设置于电池盒内，所述的充电部件与蓄电池通过导线相连接，用于给外部用电设备充电，所述的动能发电装置设置于壳体内电池盒的上方，蓄电池与动能发电装置通过电池管理部件相连接，所述的动能发电装置包括运动强磁铁、固定强磁铁、套筒和线圈，其中运动强磁铁在套筒内部运动，套筒的截面形状为正多边形，运动强磁铁是与套筒截面形状相对应的柱体强磁铁，套筒的上下端口处分别设有固定强磁铁，固定强磁铁朝向套筒内部的极性与运动强磁铁的极性相同，所述的线圈缠绕于套筒的外侧，运动强磁铁的高度为线圈缠绕高度的85%-95%，线圈的中心位于套筒的二分之一处，套筒的高度为运动强磁铁高度的三倍。

2.根据权利要求1所述的基于动能发电的便携式移动电源，其特征在于：所述的套筒的截面形状为正三角形、正方形或正五边形。

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