CN104832383A - 一种关节发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种关节发电装置，该装置包括支撑座1、对称固定在支撑座1两侧壁板上的两个滑道6、穿过支撑座1上圆形孔12的摆动轴3、与摆动轴3外端相连的摆动杆4、固定在摆动轴3内端的摆动齿轮2、由摆动齿轮2驱动的滑动齿条5、由滑动齿条5驱动的输入齿轮7、由输入齿轮7带动的单向装置9、由单向装置9输出端带动转子10的发电机11。该发电装置可佩戴在膝关节或肘关节处使用，人行走过程中小腿或小臂摆动所产生的机械能转化为电能后把电能存储于蓄电装置中从而向各种用电器供电。本发明携带方便且使用寿命长，可以很好地解决便携式电子产品和可穿戴电子产品供电不足的问题。

Description

一种关节发电装置
技术领域
    本发明涉及机械和电学领域，特别涉及一种便携式关节发电装置。
背景技术
当前便携式电子产品的使用变得越来越普遍，当人们外出或进行野外活动时，电子设备的使用变得必然不可或缺，但这些电子产品中往往存在电池供电不足的缺陷,由此带来的电子设备的供电问题就给人们造成很大的困扰。而人体活动携带有大量的机械能，若通过适当的方法把这些机械能转化为电能并提供给这些便携式电子设备，则可使电子设备摆脱电量不足的局限和束缚。近年来，一些把机械能转化成电能的便携式发电装置陆续出现，如发电背包、发电鞋等。便携式发电装置可以随时随地将人体的机械能转化为电能，由于这种装置的应用灵活性和方便性等特点从而受到极大的关注。
需要指出的是，人体四肢是产生机械能较大的部位，因此本发明提出一种可佩戴在关节处的便携式发电装置，将人体行走时小腿或小臂摆动所产生的机械能转化为电能，从而高效地便携式发电。
发明内容
技术问题：本发明提供了一种可穿戴在关节处的关节发电装置，该关节发电装置是将人体行走时肢体摆动所产生的机械能转化为电能的装置。
技术方案：本发明是一种关节发电装置，包括支撑座1、对称固定在支撑座1两侧壁板上的两个滑道6、穿过支撑座1上圆形孔12的摆动轴3、与摆动轴3外端相连的摆动杆4、固定在摆动轴3内端的摆动齿轮2、由摆动齿轮2驱动的滑动齿条5、由滑动齿条5驱动的输入齿轮7、由输入齿轮7带动的单向装置9、由单向装置9输出端带动转子10的发电机11；所述的两个滑道6为两个方形长管状结构，方形长管内表面为光滑表面;所述的滑动齿条5两端为表面光滑的矩形结构；所述的滑动齿条5下表面和一个侧表面中间区域设置有齿牙,其中下表面上的齿牙与摆动齿轮2啮合,侧表面上的齿牙与输入齿轮7啮合；所述的滑动齿条5两端分别插入两个滑道6的方形长管内,并可进行自由滑动。
本发明的优选方案中，所述的摆动轴3穿过支撑座1上圆形孔12，并可进行自由转动,所述的摆动杆4垂直固定在摆动轴3末端。
本发明的优选方案中，所述的滑动齿条5的侧表面只有上半平面设置有齿牙或滑动齿条5侧表面的整个中间区域都设置有齿牙。
本发明的优选方案中，所述的输入齿轮7固定在单向装置9的输入轴8末端；所述发电机11的转子10伸入到单向装置9中；
本发明的优选方案中，所述的单向装置9为间歇机构或单向轴承；
本发明的输入齿轮7转动方向是双向的，输入齿轮7固定在单向装置9的输入轴8上，通过单向装置9的传递，发电机11的转子10，只有在输入轴8朝一个设定方向转动时才被带动转动；而当输入轴8朝相反方向转动时，转子10与单向装置9处于离合状态。
当人体携带此装置时，摆动杆4固定在小腿或小臂上，支撑座1固定在大腿或大臂上，当人体行走时，摆动杆4随着小腿或小臂的摆动而前后摆动，从而带动摆动齿轮2，摆动齿轮2通过啮合的齿带动滑动齿条5在滑道6上往复滑动，与此同时滑动齿条5又驱动输入齿轮7往复转动。输入齿轮7往复转动，经过单向装置9的传递，转换为发电机11的转子只沿一个设定的方向转动，从而带动发电机11发电，完成人体的机械能到电能的转换。发电机11产生的电能经过整流稳压后可以存储在蓄电装置中备用，也可以向各种电子设备直接供电。
有益效果：
1、本发明利用啮合的齿轮把人体行走时肢体的摆动转换成电机的转动，进而把机械能转化成电能，能够很好的缓解现有便携式电子器件供电不足的缺陷，实现了随时随地获取电量的可能。
2、本发明是根据人的肢体运动的特点把人体行走时过剩的机械能转化成电能，并没有涉及到外界能源消耗，环境条件限制小，节能环保。
3、本发明结构紧凑，便于户外运动者或户外工作者随身携带。
附图说明
图1为发电装置的结构示意图。
图2为支撑座及固定在支撑座上滑道的结构示意图。
图3(a)为滑动齿条的结构示意图。
图3(b)为滑动齿条的另一种结构示意图。
图4为摆动杆及摆动齿轮的连接示意图。
图5为输入齿轮及输入轴的连接示意图。
图中有：1-支撑座；2-摆动齿轮；3-摆动轴；4-摆动杆；5-滑动齿条；6-滑道；7-输入齿轮；8-输入轴；9-单向装置；10-转子；11-发电机；12-圆形孔。
具体实施方式
以下结合实施例和说明书附图对本发明装置作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明提出的一种关节发电装置包括支撑座1、对称固定在支撑座1两侧壁板上的两个滑道6、穿过支撑板1上圆形孔12的摆动轴3、与摆动轴3外端相连的摆动杆4、固定在摆动轴3内端的摆动齿轮2、由摆动齿轮2驱动并限制在滑道6上的滑动齿条5、由滑动齿条5驱动的输入齿轮7、由输入齿轮7带动的单向装置9、由单向装置9输出端带动转子10的发电机11。
如图2和图3(a)所示，本发明的支撑座1的两侧壁板上设有两个对称的滑道6,其中滑道6为长方形管状结构，且方形长管内表面为光滑表面；支撑座1上有一个与转动轴3半径大小相同的光滑圆孔12，用来保证摆动齿轮2随摆动杆4在固定位置自由摆动；滑动齿条5两端是表面光滑的矩形结构，并限制在两个滑道6的方形长管状结构内自由滑动，滑动齿条5下表面和一个侧表面中间区域设置有齿牙,其中下表面上的齿牙与摆动齿轮2啮合,侧表面上的齿牙与输入齿轮7啮合。
如图2和图4所示，本发明的摆动齿轮2通过摆动轴3固定，摆动轴3通过圆形孔12固定在支撑座1上，摆动杆4的长度可根据关节处此装置固定的位置而设定；本发明的摆动齿轮2是一个半圆式齿轮，本发明的另一个实施例中，摆动齿轮2设置为圆式齿轮。
如图3(a)和图3(b)所示，本发明的滑动齿条5下表面和一个侧表面中间区域设置有齿牙；本发明的滑动齿条5的侧表面只有上半平面设置有齿牙，本发明的另一个实施案例中，滑动齿条5侧表面的整个中间区域都设置有齿牙。
如图5所示，本发明的输入齿轮7的转动方向是双向的，其输入轴8连接一个单向装置9，由单向装置9输出端带动转子10进而驱动发电机11，使发电机只有在转轴朝一个方向转动时才工作。输入齿轮7采用与滑动齿条5的轮齿相啮合的小齿轮，轮齿数少，加大齿轮的转速，进而提高机械能到电能转换的转换效率。
  上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种关节发电装置，其特征在于：该发电装置，包括支撑座（1）、对称固定在支撑座(1）两侧壁板上的两个滑道(6)、穿过支撑座（1）上圆形孔（12）的摆动轴（3）、与摆动轴（3）外端相连的摆动杆（4）、固定在摆动轴（3）内端的摆动齿轮（2）、由摆动齿轮（2）驱动的滑动齿条（5）、由滑动齿条（5）驱动的输入齿轮（7）、由输入齿轮（7）带动的单向装置（9）、由单向装置（9）输出端带动转子（10）的发电机（11）；
所述的两个滑道（6）为两个方形长管状结构,方形长管内表面为光滑表面；所述的滑动齿条（5）两端为表面光滑的矩形结构；所述的滑动齿条（5）下表面和一个侧表面中间区域设置有齿牙,其中下表面上的齿牙与摆动齿轮（2）啮合，侧表面上的齿牙与输入齿轮（7）啮合；
所述的滑动齿条（5）两端分别插入两个滑道（6）的方形长管内,并可进行自由滑动。
2.根据权利要求书1所述的一种关节发电装置，其特征在于：所述的摆动轴（3）穿过支撑座（1）上圆形孔（12）,并可进行自由转动，所述的摆动杆（4）垂直固定在摆动轴（3）末端。
3.根据权利要求书1所述的一种关节发电装置，其特征在于：所述的输入齿轮（7）固定在单向装置（9）的输入轴（8）末端；所述发电机（11）的转子（10）伸入到单向装置（9）中。
4.根据权利要求书1所述的一种关节发电装置，其特征在于：所述的单向装置（9）为间歇机构或单向轴承。
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