CN106253431A - 一种发电装置及可穿戴设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发电装置，应用于可穿戴设备，包括动力组件、发电组件和储能电路，所述发电组件包括永磁转子、定子和线圈，所述定子环绕所述永磁转子，所述线圈缠绕在所述定子上以对所述永磁转子形成环绕，所述动力组件驱动所述永磁转子转动，所述线圈与所述储能电路连接，所述线圈与所述永磁转子磁耦合产生感应电压并输入所述储能电路。本发明实施例中，通过将定子环绕在永磁转子外围，将线圈缠绕在定子上，以对所述永磁转子形成环绕，从而使得磁感线与线圈的正对面积增大，提升了磁感线切割效果，增大了发电效率。

Description

一种发电装置及可穿戴设备
技术领域
本发明涉及智能穿戴设备领域，尤其涉及一种自带发电装置的可穿戴设备。
背景技术
随着电子科技的不断发展，以及人们对新事物和实用性功能的追求，智能手表和智能手环等一类的智能便携电子产品越来越流行。由于电子科技的发展，手表功能不仅可以用来查看时间和日期，而且还可以被赋予包括计步功能、人体健康监测功能、通讯功能等。
然而，相关技术中的智能手表因为体积较小、内部空间有限，自带的电池容量较小，所以智能手表的续航能力差和需频繁充电，远不能满足人们的要求。如果把智能手表定位为运动型的智能手表，续航能力短和需频繁充电的缺点将给运动爱好者带来很大的不便。特别是在野外生存等环境中，缺少充电设备，智能手表等不到及时的充电，无法发挥其实用功能的优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可穿戴设备，该可穿戴设备自带发电功能，能够解决可穿戴设备的续航能力低下的问题。
为了实现上述目的，本发明实施方式提供如下技术方案：
本发明提供一种发电装置，其中，包括动力组件、发电组件和储能电路，所述发电组件包括永磁转子、定子和线圈，所述定子环绕所述永磁转子，所述线圈缠绕在所述定子上以对所述永磁转子形成环绕，所述动力组件驱动所述永磁转子转动，所述线圈与所述储能电路连接，所述线圈与所述永磁转子磁耦合产生感应电压并输入所述储能电路。
其中，所述定子为圆环状，所述线圈无重叠地缠绕在所述定子上，所述永磁转子的转轴与所述定子的圆心重合。
其中，所述永磁转子与所述定子之间的间隙范围为0.15mm～0.35mm。
其中，所述永磁转子采用钕铁硼磁铁制成。
其中，所述动力组件包括偏心摆砣和齿轮组件，所述齿轮组件啮合在所述偏心摆砣和所述永磁转子之间，所述齿轮组件将所述偏心摆砣的动力传递至所述转子。
其中，所述储能电路包括依次连接的整流电路、LC滤波电路、多级升压电路和储能电池，所述线圈连接至所述整流电路，经所述多级升压电路升压后的电压对所述储能电池进行充电，其中，所述多级升压电路至少为三级升压电路。
其中，所述储能电池为钴酸锂电池、三元锂电池、磷酸铁锂电池或锰酸锂电池。
其中，所述LC滤波电路包括电容器，所述电容器采用TiO2、Ta2O5或HfO2作为介电材料。
本发明提供一种可穿戴设备，其中，包括上述任意一项所述的发电装置。
本发明实施例具有如下优点或有益效果：
本发明实施例中的发电装置和可穿戴设备，通过将定子环绕在永磁转子外围，将线圈缠绕在定子上，以对所述永磁转子形成环绕，从而使得磁感线与线圈的正对面积增大，提升了磁感线切割效果，增大了发电效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施方式的发电装置结构示意图。
图2是为图1中的发电装置的一种具体结构的示意图。
图3是具有图1所述的发电装置的可穿戴设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明中所提到的方向用语，例如，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“侧面”等，仅是参考附加图式的方向，因此，使用的方向用语是为了更好、更清楚地说明及理解本发明，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。若本说明书中出现“工序”的用语，其不仅是指独立的工序，在与其它工序无法明确区别时，只要能实现该工序所预期的作用则也包括在本用语中。另外，本说明书中用“～”表示的数值范围是指将“～”前后记载的数值分别作为最小值及最大值包括在内的范围。在附图中，结构相似或相同的用相同的标号表示。
参阅图1，图1为本发明发电装置的结构示意图。发电装置100应用于可穿戴设备，所述可穿戴设备可为智能手表、智能手环等。所述发电装置100包括动力组件10、发电组件20和储能电路30。所述动力组件10连接于所述发电组件20。所述动力组件10在外力作用下，例如用户运动时，可驱动所述发电组件20转动以产生电能。所述动力组件10可为任何可响应外力的作用，驱动所述发电组件20转动以产生电能的动力组件，本实施方式对此对做具体限定。
在本实施方式中，所述发电组件20包括永磁转子21、定子22和线圈23。所述动力组件10连接于所述永磁转子21，在外力作用下，所述动力组件10可驱动所述永磁转子21转动。所述定子22环绕在所述永磁转子21外围。所述线圈23缠绕在所述定子22上，以对所述永磁转子21形成环绕。也就是说，所述线圈23环绕所述永磁转子21。所述线圈23连接至所述储能电路30。
用户运动时，所述动力组件10在外力的作用下，驱动所述永磁转子21转动，使得所述线圈23切割所述永磁转子21形成的磁感线，线圈23与永磁转子21之间磁耦合产生感应电压，该感应电压可对储能电路30进行充电。
本发明中，通过将所述定子环绕在所述永磁转子外围，将所述线圈缠绕在所述定子上，以对所述永磁转子形成环绕，从而使得磁感线与线圈的正对面积增大，提升了磁感线切割效果，增大了发电效率。
可选地，所述定子22为圆环状，所述线圈23无重叠地缠绕在所述定子22上，所述永磁转子21的转轴与所述定子22的圆心重合。这样设置的好处在于，可以使得产生的感应电压呈规律性变化。在其他实施方式中，所述定子22还可以为矩形、椭圆形等，此处不加以限定。
优选的，所述线圈23可以为铜漆包线缠绕在所述定子22上形成。
优选的，所述永磁转子21与所述定子22之间的间隙范围为0.15mm～0.35mm。预留该间隙的目的在于，当可穿戴设备剧烈震荡时，永磁转子21不会摩擦或撞击定子22以及线圈23。此外，线圈23与所述永磁转子21的距离越小，可以越充分利用永磁转子21产生的磁场，间隙位于该范围内，永磁转子21产生的磁场利用率较高。进一步优选地，所述永磁转子21与所述定子22之间的间隙可以为0.25mm。请注意，上述规格仅为一实施例，本发明并不针对其规格加以限制。
进一步地，所述永磁转子21采用强磁性材料制成，优选地，可以采用钕铁硼磁铁制成所述永磁转子21，以形成较强的磁场，增加产生的电能。
请参阅图2，图2为图1中的发电装置的一种具体结构的示意图。本发明另一实施方式中，所述动力组件10包括偏心摆砣11和齿轮组件12。所述齿轮组件12啮合在所述偏心摆砣11和所述永磁转子21之间，所述齿轮组件12用于将偏心摆砣11的动力传递至所述转子21，驱动所述转子21转动。具体地，当可穿戴设备跟随用户运动时，所述偏心摆砣11在偏心作用下会发生摆动，在齿轮组件12的传递作用下，与所述齿轮组件12啮合的永磁转子21也会发生转动，从而使得永磁转子21产生的磁场与定子22上的线圈23发生相对转动，从而产生感应电压。
本发明另一实施方式中，所述储能电路30包括依次连接的整流电路31、LC滤波电路32、多级升压电路33和储能电池34。线圈23连接至所述整流电路31。线圈23切割磁感线产生的感应电压和感应电流为交流电，因此需要经过整流电路31和LC滤波电路32转化为直流电流/直流电流。此外，在转化为直流电后，还需要对直流电进行升压。所述线圈23切割所述永磁转子21形成的磁感线产生的感应电压通常为0.4V，一般无法满足储能电池32的充电需求，因此需要对经所述整流电路31和所述LC滤波电路32的转换后变后的直流电压进行升压。可穿戴设备的耗电量比较大，因此所需的电量较大，需要对感应电压进行多次升压，本发明所述的多级升压电路至少为三级升压电路。经过至少三级升压电路升压后，升压后的电压可以达到2.4～4.0V，可满足储能电池32的充电需求。
可选地，所述储能电池32可以为能量密度较大的纽扣电池，优选地，可以采用钴酸锂电池、三元锂电池、磷酸铁锂电池或锰酸锂电池作为储能电池。
可选地，所述LC电路中的电容器中应当采用包括但不限于TiO2、Ta2O5或HfO2等高介电常数的材料。
可以理解的是，在其他实施方式中，所述储能电路30还可以包括稳压电路35，感应电压经升压电路33后，还可以经过稳压电路35进行稳压后输入所述储能电池34中。此处不加以限定。
可以理解的是，在其他实施方式中，所述储能电路30还可以包括充电保护电路，该充电保护电路中包括多个场效应晶体管，该场效应晶体管采用高K/金属栅工艺制作，高K/金属栅工艺制作的场效应晶体管能够使得介电质漏电降低90％以上，电流效率提升20％以上。
请参阅图3，本发明还提供一种可穿戴设备200，包括外壳201、后盖202和上述任意一项所述的发电装置100，所述外壳201和所述后盖202形成收容空间，所述发电装置100收容于所述收容空间。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发电装置，应用于可穿戴设备，其特征在于，包括动力组件、发电组件和储能电路，所述发电组件包括永磁转子、定子和线圈，所述定子环绕所述永磁转子，所述线圈缠绕在所述定子上以对所述永磁转子形成环绕，所述动力组件驱动所述永磁转子转动，所述线圈与所述储能电路连接，所述线圈与所述永磁转子磁耦合产生感应电压并输入所述储能电路。
2.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述定子为圆环状，所述线圈无重叠地缠绕在所述定子上，所述永磁转子的转轴与所述定子的圆心重合。
3.如权利要求2所述的发电装置，其特征在于，所述永磁转子与所述定子之间的间隙范围为0.15mm～0.35mm。
4.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述永磁转子采用钕铁硼磁铁制成。
5.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述动力组件包括偏心摆砣和齿轮组件，所述齿轮组件啮合在所述偏心摆砣和所述永磁转子之间，所述齿轮组件将所述偏心摆砣的动力传递至所述转子。
6.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述储能电路包括依次连接的整流电路、LC滤波电路、多级升压电路和储能电池，所述线圈连接至所述整流电路，所述感应电压经所述整流电路和所述LC滤波电路的转换后变成直流电压，所述直流电压经所述多级升压电路升压后的电压对所述储能电池进行充电，其中，所述多级升压电路至少为三级升压电路。
7.如权利要求6所述的发电装置，其特征在于，所述储能电池为钴酸锂电池、三元锂电池、磷酸铁锂电池或锰酸锂电池。
8.如权利要求6所述的发电装置，其特征在于，所述LC滤波电路包括电容器，所述电容器采用TiO2、Ta2O5或HfO2作为介电材料。
9.一种可穿戴设备，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的发电装置。
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