CN105756871A - 行走充电式充电宝及其传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种行走发电式充电宝及其传动机构，该充电宝包括：转动柄，供收集携带者腿部运动的动能；第一齿轮，与转动柄连接并由其驱动；第二齿轮，具有第一啮合部和第二啮合部，第二齿轮通过第一啮合部与第一齿轮啮合；第三齿轮，具有第三啮合部和第四啮合部，第三齿轮通过第三啮合部与第二齿轮的第二啮合部啮合；以及旋转电极式发电机，具有第五啮合部，第五啮合部与第三齿轮的第四啮合部啮合连接并由其驱动来发电。本发明体积小巧，便于携带，有效利用人体运动的能量，随时随地可以进行充电，解决了出门在外时充电宝的连续充电能力不足的问题，其传动机构整体结构简单、结构稳定、运行稳定、易于形成稳定的电流、有利于形成模块化。

Description

行走充电式充电宝及其传动机构

技术领域

本发明涉及电子设备领域，主要利用人体行走的动能实现便携式发电，尤其是一种行走充电式充电宝及其传动机构。

背景技术

随着社会的发展和技术的进步，便携式电子设备的应用日益普遍，且随着其功能的日益增多，其自身的电力难以满足用户的需求。而现有的充电宝其容量亦有限，欠缺连续充电能力，极大的限制了用户的使用。

同时，能源紧张的态势又有所加剧。据调查，目前，仅智能手机一项，全球每年的耗电量大约在20亿度以上，且呈快速增长的趋势。

为了缓解能源紧张与便携式电子设备用电量不断增加的矛盾，业内人士采取了多种措施，其中，利用人体运动的动能发电来为便携式电子设备供电为其中的一种，由于发电设备与用电设备同为便携式，使用方便，且具有一定的健身效果，其具有较好的发展前景。

目前，利用人体运动的动能发电的便携式设备包括：

授权公告号CN201156677Y的实用新型专利中提到一种母子发电球，其具有壳体母球和设于其中的永磁子球，母球壳内设有线圈，利用人体的运动使得子球在母球中不规则运动，以此实现磁力线的切割，进而实现发电；

申请公布号CN104638743A的发明专利申请中提到一种走路发电装置，其在人体的两小腿之间、胸与上臂之间设置配套的磁铁和线圈，利用两腿间的相对运动、上臂相对胸的运动实现磁力线的切割，进而实现发电；

申请公布号CN104100475A的发明专利申请中提到一种便携式行走发电装置，其利用拉绳和涡卷弹簧收集人体运动的动能，以此进行发电。

上述现有技术尚存在如下不足：

1、母球中子球的不规则运动使其易于损坏，且难以提供稳定的电力；

2、磁铁和线圈的分体设置方式，使其结构复杂，且具有一定的危险；

3、拉绳和涡卷弹簧的设置方式，使其结构复杂，且结构不够稳定。

发明内容

为了解决普通充电宝电容量有限，连续充电能力欠缺，以及现有便携式发电设备的上述局限性的问题，本发明目的是一种利用人体行走时双腿前后运动机械能充电的充电宝。

为了达到上述目的，本发明提供的主要技术方案包括：

一种行走发电式充电宝，其包括：

转动柄，供收集携带者腿部运动的动能；

第一齿轮，与转动柄连接并由其驱动；

第二齿轮，具有第一啮合部和第二啮合部，第二齿轮通过第一啮合部与第一齿轮啮合；

第三齿轮，具有第三啮合部和第四啮合部，第三齿轮通过第三啮合部与第二齿轮的第二啮合部啮合；以及

旋转电极式发电机，具有第五啮合部，第五啮合部与第三齿轮的第四啮合部啮合连接并由其驱动来发电。

其中，转动柄整体呈L形。

其中，L形的转动柄与第一齿轮连接的一端为直轴，另一端呈与人体的腿型相适应的形状，以便于提高对人体腿部运动的动能的收集和传递的效率。

其中，转动柄可360°转动，以尽最大可能减小转动柄对使用人行走的阻碍作用，使转动柄轻松的随大腿前后摆动。

其中，第一齿轮与第二齿轮的传动比为1:1。

其中，第一齿轮与第二齿轮的转轴相垂直。

其中，第一齿轮、第二齿轮的第一啮合部为伞形齿轮，传导转动柄产生的力并改变其方向。

其中，第二齿轮与第三齿轮的传动比为大于1。

其中，第三齿轮的半径尺寸和/或齿数小于第二齿轮，被带动起来后可以以较快速度转动，使发电效率更高。

其中，第二齿轮的第一啮合部的半径尺寸和/或齿数小于第二啮合部；

和/或

第三齿轮的第三啮合部的半径尺寸和/或齿数小于第二啮合部；

和/或

第三齿轮的第三啮合部的半径尺寸和/或齿数小于第四啮合部；

和/或

第五啮合部的半径尺寸和/或齿数小于第三齿轮的第四啮合部。

上述任一种行走发电式充电宝，其旋转电极式发电机还具有第六啮合部，第五啮合部与第六啮合部中的一个设于磁铁侧，另一个设于线圈侧，转动柄、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮构成的传动机构的数量为两组，其中一组与第五啮合部啮合，另一组与第六啮合部啮合。

两组传动机构中的一组还具有第七啮合部和第八啮合部，第七啮合部与第四啮合部啮合，第八啮合部与第五啮合部或第六啮合部啮合。

所述的行走发电式充电宝，其还包括充电锂电池，与旋转电极式发电机连接。

所述的行走发电式充电宝，其还包括整流稳压模块，与旋转电极式发电机和充电锂电池连接。

所述的行走发电式充电宝，其还包括外壳，传动机构、充电锂电池、整流稳压模块置于其中，外壳设有挂钩、充电插口。

本发明还提供一种便携式人体发电设备的传动机构，其包括：

第一齿轮，供收集人体运动的动能；

第二齿轮，具有第一啮合部和第二啮合部，第二齿轮通过第一啮合部与第一齿轮啮合；以及

第三齿轮，具有第三啮合部和第四啮合部，第三齿轮通过第三啮合部与第二齿轮的第二啮合部啮合，第三齿轮的第四啮合部与发电设备的第五啮合部啮合连接以驱动其发电。

人体运动的动能包括步行运动的动能。

还具有转动柄，第一齿轮与转动柄连接并由其驱动，该转动柄供收集携带者步行运动的动能。

所述的传动机构，其第一齿轮、第二齿轮的第一啮合部为伞形齿轮，传导转动柄产生的力并改变其方向。

伞形的第一齿轮、第二齿轮的第一啮合部的斜面传动比为1:1。

伞形的第二齿轮的伞齿部的大直径端延伸有一圆柱齿轮部，所述第二啮合部形成于圆柱齿轮部。

该第二齿轮通过伞齿部与第一齿轮啮合。

该第二齿轮通过圆柱齿轮部与第三齿轮啮合。

该第二齿轮的圆柱齿轮部的齿数大于该第二齿轮的伞齿部的齿数，以使第二齿轮与第三齿轮间稳定传动。

该第二齿轮的圆柱齿轮部的齿数为该第二齿轮的伞齿部的齿数的2倍以上。优选为5倍以上。更优选为2.8至4.3倍之间，以获得最佳的传动效果，尤其是对于由传动柄收集的源于人体行走时大腿的前后摆动的运动能量来说，其传动性能与人体适应性可以达到最佳的平衡。

所述的传动机构，其第三齿轮的半径尺寸(指分度圆)和/或齿数小于第二齿轮，使其被带动起来后可以以较快速度转动，使发电效率更高。

优选为，第二齿轮与第三齿轮的传动比为1:2.8至1:4.3。

其中，第二齿轮的第一啮合部的半径尺寸和/或齿数小于第二啮合部；

和/或

第三齿轮的第三啮合部的半径尺寸和/或齿数小于第二啮合部；

和/或

第三齿轮的第三啮合部的半径尺寸和/或齿数小于第四啮合部；

和/或

第五啮合部的半径尺寸和/或齿数小于第三齿轮的第四啮合部。

本发明的有益效果是：

本发明的自充电式充电宝，依靠人体行走时大腿的前后摆动撬动机械杠杆带动齿轮组，并由齿轮组完成力的调整与转化，以此驱动旋转电极式发电装置，由整流器将其转化为稳定电流，充入充电电池内，以此为需要充电的数码电子设备提供源源不断的电源，其体积小巧，便于携带，有效利用人体运动的能量，随时随地可以进行充电，解决了出门在外时充电宝的连续充电能力不足的问题。

本发明的自充电式充电宝，其传动机构整体结构简单、结构稳定、运行稳定、易于形成稳定的电流、有利于形成模块化。

附图说明

图1为本发明充电宝的一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明充电宝的一个实施例的发电装置的整体结构示意图；

图3为本发明充电宝的一个实施例的局部视图；

图4为本发明传动机构的一个实施例的整体结构示意图。

【附图标记说明】

第三啮合部12，第四啮合部11，充电电池a，整流稳压模块b，发电装置c，外壳d，转动柄e，挂钩g，充电插口f，第一齿轮1、15，第一啮合部2、14，第二啮合部3、13，第三啮合部4、12，第四啮合部5、11，第五啮合部6，第六啮合部8，第七啮合部10，第八啮合部9，旋转电极式发电机7，双节杆16，挡块17。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式对本发明作详细描述。

本发明主要思路是：在人体行走/跑步运动的时候将人体机械能转化为电能，充电宝两端的转动柄与人体大腿贴合，充电宝主体挂于人体腰带前端。人体走动时，转动柄随大腿一起摆动，带动充电宝内部的齿轮组转动旋转电极式发电装置。人体行走时频率相对固定，可以由此产生源源不断的电能，产生的电能经过整流稳压装置提供给充电锂电池。由充电电池经由充电插口将电能传给手机。

参见图1，该实施例中，充电宝包括充电电池a、整流稳压模块b、发电装置c、外壳d、转动柄e、挂钩g、充电插口f和第五啮合部6。

所述的转动柄e共有两个，位于充电宝主体左右两侧，可360度转动，一端与人体大腿贴合，并可因使用者腿型做形状上的适当调整，使其能完全贴附于使用者腿上，随之运动，另一端分别与第一齿轮1、15相连，再通过齿轮组与发电装置相连，将转动柄转动的动能传递到发电装置。

所述的整流稳压模块经输入端与发电装置相连，输出端与充电锂电池相连。将发电装置产生的电能经整流稳压过后传给锂电池，所述的整流稳压模块可以实现输出稳定的电流与电压供电池充电使用。并附带过冲保护。

所述的充电锂电池与整流稳压模块以及充电插口相连。

所述的挂钩共两个，便于将充电宝悬挂于人体的腰带之上。

参见图2，所述的发电装置c具有旋转电极式发电机7，所述的旋转电极式发电机7包括永磁体及线圈，以及分别与二者连接并驱动其旋转的第五啮合部6和第六啮合部8。

其中，第一齿轮1、15与两个转动柄连接，二者的转轴平行或重合；第一啮合部2和第二啮合部3固设于同一根转轴(第二转轴)；第三啮合部4与第四啮合部5固设于同一根转轴(第三转轴)；第七啮合部10与第八啮合部9固设于同一根转轴(第四转轴)。

本发明的一个较佳实施例中，第一啮合部2、14为伞形齿轮，第二啮合部(3、13)、第四啮合部(5、11)、第八啮合部9为分度圆直径D的圆柱齿轮，第三啮合部(4、12)、第五啮合部6、第六啮合部8、第七啮合部10为分度圆直径d的圆柱齿轮，其中，分度圆直径D大于d。

本发明的一个较佳实施例中，分度圆直径D的圆柱齿轮为84齿，分度圆直径d的圆柱齿轮为36齿，伞形齿轮为16齿。该种结构的设置对于由传动柄收集的源于人体行走时大腿的前后摆动的运动能量来说，其传动性能与人体适应性可以达到最佳的平衡。

为使整体结构稳定，第二转轴、第三转轴与第四转轴三者平行，并垂直于第一齿轮的转轴。

其中，第五啮合部6或第六啮合部8与旋转电极式发电机7的连接方式为固定式连接或离合器式的连接。较佳的，二者中至少一个为离合器式的连接。

如图3所示，离合器式的连接结构为(以第五啮合部6为例)：

第五啮合部6的转轴设有双节杆16，旋转电极式发电机7设有与之相配合的两个以上的挡块17(本实施例中为四个)，当来自第五啮合部6的转轴的驱动力带动双节杆沿顺时针旋转时，双节杆具有较大的旋转外径(如图3a所示)，与挡块卡合，带动旋转电极式发电机7发电，当来自第五啮合部6的转轴的驱动力消失或减小时，双节杆具有较小的旋转外径(如图3b所示)，与挡块脱离，不会对旋转电极式发电机7的发电造成阻碍。

本发明一个实施例的发电装置c可以按如下方式工作：

以图面来看，从左至右，当伞形的第一齿轮1被人体带动后，与其啮合的第二齿轮的伞形的第一啮合部2转动，第二齿轮的第一啮合部2与第二啮合部3同轴转动，第二啮合部3与第三啮合部4啮合并带动其转动，第三啮合部4与第四啮合部5同轴转动，第四啮合部5与第五啮合部6啮合，第五啮合部6与其转轴同轴转动，其转轴与双节杆相连，双节杆前端可180度活动，在转动过程中其可单方向带动传动装置磁极外壳。当主轴停止转动的时候外壳仍可以以惯性继续运动，双节杆前端不会影响外壳运动传动，双节杆带动发电机磁极外壳转动，使内部磁圈切割磁感线产生电流。从右至左，伞形的第一齿轮15被人体带动后，与其啮合的第二齿轮的伞形的第一啮合部14转动，第一啮合部14与第二啮合部13同轴转动，第二啮合部13与第三啮合部12啮合并带动其转动，第三啮合部12与第四啮合部11同轴转动，第四啮合部11与第七啮合部10啮合，第七啮合部10与第八啮合部9同轴转动，第八啮合部9与第六啮合部8啮合，第六啮合部8与发电机内部磁线圈同轴，线圈转动时同样切割磁感线产生电流。简单来说，左侧齿轮组带动发电机环形磁铁转动；右侧齿轮组带动发电机内部磁线圈转动。两种方式均可使发电装置产生电能并输送至变压模块。该种结构设置可以显著提高其发电效率。

所述的充电宝的工作原理是将人体行走时两腿交替抬起的动能转化为电能，通过贴合于人体大腿的转动柄的转动带动发电装置，产生的电能经过整流稳压模块的处理，充入锂电池，进而通过充电端口为电子设备充电。

在不矛盾的情况下，图4所示实施例的传动机构可以应用于前述任一实施例的充电宝中。

本充电宝的积极效果在于，充电宝挂于人体肚脐眼下腰部中间，便于携带，利用人体行走时的动能完成充电宝的充电，有效增强了充电宝的连续充电能力，装置本身轻便简洁，有一定市场前景。

特别是，本发明的齿轮传动结构，其不仅整体结构稳定，而且发电效率高。尤其适合于便携式人体发电设备。

Claims (11)

1.一种行走发电式充电宝，其特征在于，其包括：

转动柄，供收集携带者腿部运动的动能；

第一齿轮，与转动柄连接并由其驱动；

第二齿轮，具有第一啮合部和第二啮合部，第二齿轮通过第一啮合部与第一齿轮啮合；

第三齿轮，具有第三啮合部和第四啮合部，第三齿轮通过第三啮合部与第二齿轮的第二啮合部啮合；以及

旋转电极式发电机，具有第五啮合部，第五啮合部与第三齿轮的第四啮合部啮合连接并由其驱动来发电。

2.如权利要求1所述的行走发电式充电宝，其特征在于：转动柄整体呈L形，L形的转动柄与第一齿轮连接的一端为直轴，另一端呈与人体的腿型相适应的形状，以便于提高对人体腿部运动的动能的收集和传递的效率。

3.如权利要求2所述的行走发电式充电宝，其特征在于：转动柄可360°转动，以尽最大可能减小转动柄对使用人行走的阻碍作用，使转动柄轻松的随大腿前后摆动。

4.如权利要求1所述的行走发电式充电宝，其特征在于：第一齿轮与第二齿轮的第一啮合部为伞形齿轮，传导转动柄产生的力并改变其方向。

5.如权利要求1所述的行走发电式充电宝，其特征在于：

第二齿轮的第一啮合部的半径尺寸和/或齿数小于第二啮合部；

和/或

第三齿轮的第三啮合部的半径尺寸和/或齿数小于第二啮合部；

和/或

第三齿轮的第三啮合部的半径尺寸和/或齿数小于第四啮合部；

和/或

第五啮合部的半径尺寸和/或齿数小于第三齿轮的第四啮合部。

6.如权利要求1-5中任一项所述的行走发电式充电宝，其特征在于：旋转电极式发电机还具有第六啮合部，第五啮合部与第六啮合部中的一个设于磁铁侧，另一个设于线圈侧，转动柄、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮构成的传动机构的数量为两组，其中一组与第五啮合部啮合，另一组与第六啮合部啮合。

7.如权利要求6所述的行走发电式充电宝，其特征在于：

还包括充电锂电池，与旋转电极式发电机连接。

8.如权利要求7所述的行走发电式充电宝，其特征在于：

还包括整流稳压模块，与旋转电极式发电机和充电锂电池连接。

9.如权利要求8所述的行走发电式充电宝，其特征在于：

还包括外壳，传动机构、充电锂电池、整流稳压模块置于其中，外壳设有挂钩、充电插口。

10.如权利要求6所述的行走发电式充电宝，其特征在于：

两组传动机构中的一组还具有第七啮合部和第八啮合部，第七啮合部与第四啮合部啮合，第八啮合部与第五啮合部或第六啮合部啮合。

11.一种便携式人体发电设备的传动机构，其特征在于，其包括：

第一齿轮，供收集人体运动的动能；

第二齿轮，具有第一啮合部和第二啮合部，第二齿轮通过第一啮合部与第一齿轮啮合；以及

第三齿轮，具有第三啮合部和第四啮合部，第三齿轮通过第三啮合部与第二齿轮的第二啮合部啮合，第三齿轮的第四啮合部与发电设备的第五啮合部啮合连接以驱动其发电。