CN107795429A - 一种供电装置、系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种供电装置、系统及方法,该供电装置包括:电性连接的双磁力发电机和控制单元;所述双磁力发电机用于实现能量转换将水的势能转换为电能,并输出电能,所述控制单元用于执行所述双磁力发电机的供电机能。利用本发明提供的供电装置、系统及方法,能够达到有源源不断的清洁能源提供给智能设备的效果,不需要从市电取电,无高压危险,绝对排除了漏电的安全隐患,且无需消耗市电电能,由水力转换能量,节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及机械电子设备技术领域,特别涉及一种供电装置、系统及方法。
背景技术
众所周知,现代生活是一种智能化的生活方式,智能化的生活离不开智能产品,智能化产品的供电也是一个不断优化的课题。传统智能产品的供电方案主要分为三种:
供电方案一:由电池供电,无内部的充电电路,电池用完以后,需要更换电池;
供电方案二:由市电(工频交流电)直接供电,无内部的充电电路,无蓄电电路,断电即停止工作;
供电方案三:由电池供电,市电提供充电,电池没电时可通过市电输入蓄电,断电也可由电池电量继续维持工作。
从上述方案中可以看出,为确保智能设备的正常使用,需频繁更换电池或接入市电输入,频繁更换电池不利于环保,而在有水流的环境中,则会加大了漏电、短路等用电风险,因此存在不小的安全隐患。
发明内容
为了克服现有的相关产品的所有不足,本发明提出一种供电装置、系统及方法,应用于有水流的场景,能够有效利用水力能源生电,节能环保,还能够防水、防潮,加强设备使用的安全性能。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种智能设备的供电装置,该装置包括电性连接的双磁力发电机和控制单元;所述双磁力发电机用于实现能量转换将水的势能转换为电能,并输出电能,所述双磁力发电机包括励磁发电模块和永磁发电模块,所述励磁发电模块用于把水能转换为电能给所述智能设备供电,所述永磁发电模块用于在励磁发电模块因缺乏能量无法正常运转时把水能转换为电能给所述励磁发电模块,所述励磁发电模块再将水能转换为电能给所述智能设备供电;所述控制单元用于执行所述双磁力发电机的供电机能;所述控制单元用于执行所述双磁力发电机的供电机能。
作为本发明的进一步改进,所述双磁力发电机内部包括水轮机、转子和定子;所述水轮机位于所述双磁力发电机与水接触的一端,所述水轮机包括扇叶和转轴,所述转子与所述扇叶固定连接在转轴上,所述定子是所述双磁力发电机内部的中空的圆筒,所述定子包围所述转子;所述扇叶在水流的带动下转动,所述扇叶带动连接在转轴上的转子转动,将水能转换为动能。
作为本发明的进一步改进,所述供电装置还包括第一检测单元;所述第一检测单元用于检测所述双磁力发电机是否处于有水流的环境中,所述第一检测单元包括旋转编码器和接收组件,所述旋转编码器与所述转轴连接,所述旋转编码器是一个传感器,将感应到的信息反馈给接收组件;所述旋转编码器用于检测所述转轴是否转动,水流流动时会带动扇叶以及与扇叶固定连接的转轴,所述旋转编码器通过检测所述转轴是否转动来判断当前是否有水流动。
作为本发明的进一步改进,当所述励磁发电模块因缺乏能量无法正常运转时,所述永磁发电模块能够自动进行发电,将电能提供给励磁发电模块,为所述励磁发电模块提供正常工作的电量。
一种供电装置的供电系统,该供电系统进一步包括智能设备;所述供电装置和所述智能设备连接,所述供电装置用于为智能设备提供正常工作的电能。
作为本发明的进一步改进,所述智能设备包括第二检测单元、电池单元和充电单元,所述第二检测单元与所述电池单元连接,所述第二检测单元用于检测所述电池单元的电量值,所述电池单元和所述充电单元电性连接,所述充电单元用于给所述电池单元充电,所述电池单元用于提供电能。
作为本发明的进一步改进,所述供电装置的第一检测单元检测到没有水流动时,所述控制单元控制所述双磁力发电机停止供电,由所述电池单元为所述智能设备供电;所述供电装置的第一检测单元检测到有水流动时,所述控制单元控制所述双磁力发电机给所述智能设备供电。
一种智能设备的供电方法,该方法包括:
检测当前场景下是否有水流产生;
当前场景下没有水流产生,所述智能设备所需的电量由智能设备内的电池提供;
当前场景下有水流产生,水流的势能带动双磁力发电机的水轮机的扇叶转动,将所述势能转换成动能,再由所述双磁力发电机内部的励磁发电模块和永磁发电模块将动能转换为电能;
检测所述智能设备内的电池的电量;
当智能设备内的电池充满电量时,由所述双磁力发电机内部的励磁发电模块为所述智能设备提供电能;
当智能设备内的电池电量不充足,但足够提供给智能设备及励磁发电模块正常工作所需的电量时,由所述双磁力发电机内部的励磁发电模块为所述电池提供电能进行充电,由所述电池为智能设备供电;
当智能设备内的电池电量过低,不足以提供给智能设备及励磁发电模块正常工作的电量时,由所述永磁发电模块自动为所述励磁发电模块提供正常工作的电量,由所述励磁发电模块给所述电池提供电能进行充电,由所述电池为智能设备供电。
作为本发明的进一步改进,所述检测当前场景下是否有水流产生由所述供电装置内的第一检测单元来实现,所述第一检测单元的旋转编码器连接在所述转轴上,通过检测所述转轴是否转动来判断是否有水流产生。
作为本发明的进一步改进,所述检测所述智能设备内的电池的电量由所述智能设备内的第二检测单元来实现,通过所述第二检测单元中的智能电池监测芯片可以对所述电池进行积分法计算剩余电量,所述芯片内的积分电流累加器可实时记录电池流入、流出电流的总量,从而可以得到所述电池的电量值。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
利用本发明提供的供电装置、系统及方法,在有水流的工作环境中,所述智能设备的电池有电量时通过励磁发电模块发电并稳压输送电能给智能设备使用;在所述智能设备的电池缺乏电量时引进永磁发电模块将水能转换为电能给励磁发电模块,再通过励磁发电模块发电给智能设备使用;从而达到有源源不断的清洁能源提供给智能设备的效果,不需要从市电取电,无高压危险,绝对排除了漏电的安全隐患,且无需消耗市电电能,由水力转换能量,节能环保。
附图说明
图1为本发明实施例所述的供电系统结构框图;
图2为本发明实施例所述的双磁力发电机结构框图;
图3为本发明实施例所述的第一检测单元结构框图;
图4为本发明实施例所述智能设备的供电方法流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。
参阅图1所示,为本发明实施例所述的供电系统结构框图,该系统包括电性连接的供电装置1和智能设备2,所述供电装置1用于为智能设备2提供正常工作的电能。
所述供电装置1包括双磁力发电机11、控制单元12和第一检测单元13;所述双磁力发电机11与控制单元12电性连接。
参阅图2所示,为本发明实施例所述的双磁力发电机结构框图,所述双磁力发电机11用于实现能量转换,将水的势能转换为电能,并输出电能;所述双磁力发电机11包括励磁发电模块111、永磁发电模块112、水轮机113、转子114和定子115;所述励磁发电模块111与永磁发电模块112电性连接,所述励磁发电模块111用于把水能转换为电能给所述智能设备2供电,所述永磁发电模块112用于在励磁发电模块111因缺乏能量无法正常运转时把水能转换为电能给所述励磁发电模块111,所述励磁发电模块111再将水能转换为电能给所述智能设备2供电;所述水轮机113内部包括扇叶1131和转轴1132,所述扇叶1131位于水流中,通过水的流动带动扇叶1131转动,所述扇叶1131和转子114固定在转轴1132上,通过扇叶1131的转动带动转轴1132,转轴1132带动转子114转动,所述定子115是所述双磁力发电机11内部的中空的圆筒,所述定子115包围所述转子114。
所述励磁发电模块111包括励磁调节器1111、励磁功率单元1112和励磁线圈1113,所述励磁调节器1111、励磁功率单元1112和励磁线圈1113依次连接,所述励磁线圈1113固定在所述转子114上,所述励磁功率单元1112向所述励磁线圈1113提供励磁电流,所述励磁线圈1113在有励磁电流的环境时产生磁场,所述励磁调节器1111能够控制和调节励磁功率单元1112输出的励磁电流大小,所述励磁发电模块111通过对励磁调节器1111的调节来控制励磁线圈1113的电流大小,进而控制发电机能所产生的电压的大小。
在本发明实施例中,所述励磁发电模块111的发电过程为:水由于高低位差的势能造成了水的流动,水流的流动将势能转换为水的动能,水流带动所述双磁力发电机11的水轮机113内部的扇叶1131转动,将水流的动能转换成扇叶1131的动能,所述扇叶1131带动同轴连接的转子114转动,所述励磁线圈1113跟随所述转子114转动产生磁场,所述定子115切割磁场产生感应电压,通过所述励磁发电模块111中的励磁调节器1111调节稳压后供给所述智能设备2。
所述永磁发电模块112包括永磁体1121,所述永磁体1121固定在所述转子114上,所述永磁体1121自身能够提供初始电动势产生磁场,所述永磁发电模块112无需外加励磁电流,即可进行发电。
在本发明实施例中,所述永磁发电模块112的发电过程为:水由于高低位差的势能造成了水的流动,水流的流动将势能转换为水的动能,水流带动所述双磁力发电机11的水轮机113内部的扇叶1131转动,将水流的动能转换成扇叶1131的动能,所述扇叶1131带动同轴连接的转子114转动,所述永磁体1121跟随所述转子114转动产生磁场,所述定子115切割磁场产生感应电压,将得到的电压提供给所述励磁发电模块111,由所述励磁发电模块111进行发电,提供给所述智能设备2。
所述控制单元12为所述供电装置1的执行部件,用于执行所述双磁力发电机11的供电机能。
参阅图3所示,为本发明实施例所述的第一检测单元结构框图,所述第一检测单元13用于检测所述双磁力发电机11是否处于有水流的环境中,所述第一检测单元13包括旋转编码器131和接收组件132,所述旋转编码器131与所述转轴1132连接,所述旋转编码器131是一个传感器,可将感应到的信息传送给接收组件132,所述旋转编码器131用于检测所述转轴1132是否转动,由于所述转轴1132与扇叶1131固定连接,水流流动时会带动扇叶1131转动,通过检测所述扇叶1131是否转动可判断当前是否有水流动,当所述第一检测单元13检测到没有水流产生时,所述控制单元12控制所述双磁力发电机11停止供电,所述智能设备2所需的电量由智能设备2内部的电池提供,当所述第一检测单元13检测到有水流产生时,所述控制单元12控制所述双磁力发电机11为所述智能设备2提供所需的电量。
所述智能设备2包括第二检测单元21、电池单元22和充电单元23;所述电池单元22和充电单元23电性连接,所述充电单元23用于给所述电池单元22充电,所述电池单元22用于提供电能,所述电池单元22包括但不限于锂电池和干电池;所述第二检测单元21与所述电池单元22连接,所述第二检测单元21用于检测所述电池单元22的电量,通过所述第二检测单元21中的智能电池监测芯片可以对所述电池进行积分法计算剩余电量,所述芯片内的积分电流累加器可实时记录电池流入、流出电流的总量,从而可以得到所述电池的电量值。
当所述第二检测单元21检测到电池单元22充满电量时,发送第一信号给所述控制单元12,所述控制单元12接收到所述第一信号后控制所述励磁发电模块111进行发电并给所述智能设备2供电;当所述第二检测单元21检测到电池单元22电量不充足,但足够提供给智能设备及励磁发电模块正常工作所需的电量时,发送第二信号给所述控制单元12,所述控制单元12接收到所述第二信号后控制所述励磁发电模块111进行发电,并通过所述充电单元23给电池单元22进行充电,由所述电池单元22给智能设备2供电。
在本发明实施例中,当电池单元22的电量过低,不足以提供给智能设备2及励磁发电模块111正常工作的电量时,由所述永磁发电模块112自动为所述励磁发电模块111提供正常工作的电量,在所述励磁发电模块111正常工作后,由所述励磁发电模块111给所述电池单元22提供电能进行充电,由所述电池单元22为智能设备2供电。
在本发明实施例中,所述供电装置及系统,在有水流的工作环境中,所述智能设备2的电池有电量时通过励磁发电模块111发电并稳压输送电能给智能设备2使用;在所述智能设备2的电池缺乏电量时引进永磁发电模块112将水能转换为电能给励磁发电模块111,再通过励磁发电模块111发电给智能设备2使用;从而达到有源源不断的清洁能源提供给智能设备2的效果,不需要从市电取电,无高压危险,绝对排除了漏电的安全隐患,且无需消耗市电电能,由水力转换能量,节能环保。
参阅图4所示,为本发明实施例提供的一种智能设备的供电方法的流程图,该供电方法应用于有水流的场景,由供电装置1向智能设备2供电,包括以下步骤:
步骤S101:检测当前场景下是否有水流产生;
在本发明实施例中,所述检测当前场景下是否有水流产生由供电装置1内的第一检测单元13来实现,通过所述第一检测单元13检测是否有水流动。
所述供电装置1包括双磁力发电机11、控制单元12和第一检测单元13;所述双磁力发电机11与控制单元12电性连接。所述第一检测单元13包括旋转编码器131和接收组件132,所述旋转编码器131与所述双磁力发电机11内部的转轴1132连接,所述旋转编码器131是一个传感器,可将感应到的信息传送给接收组件132,所述旋转编码器131用于检测所述转轴1132是否转动,由于所述转轴1132与扇叶1131固定连接,水流流动时会带动扇叶1131转动,通过检测所述扇叶1131是否转动可判断当前是否有水流动。
步骤S102:当前场景下没有水流产生,所述智能设备所需的电量由智能设备内的电池提供;
所述控制单元12为所述供电装置1的执行部件,用于执行所述双磁力发电机11的供电机能,当所述第一检测单元13检测到没有水流产生时,所述控制单元12控制所述双磁力发电机11停止供电,所述智能设备2所需的电量由智能设备2内部的电池单元22提供,所述电池即电池单元22;在本发明实施例中,所述电池包括但不限于锂电池和干电池。
步骤S103:当前场景下有水流产生,水流的势能带动双磁力发电机的水轮机的扇叶转动,将所述势能转换成动能,再由所述双磁力发电机内部的励磁发电模块和永磁发电模块将动能转换为电能;
在本发明实施例中,所述双磁力发电机包括励磁发电模块111、永磁发电模块112、水轮机113、定子114和转子115;所述励磁发电模块111与永磁发电模块112电性连接,所述水轮机113内部包括扇叶1131和转轴1132,所述扇叶1131位于水流中,通过水的流动带动扇叶1131转动,所述扇叶1131和转子114固定在转轴1132上,通过扇叶1131的转动带动转轴1132,转轴1132带动转子114转动,所述定子115是双磁力发电机11内部的中空的圆筒,所述定子115包围所述转子114。
所述励磁发电模块111包括励磁调节器1111、励磁功率单元1112和励磁线圈1113,所述励磁线圈1113固定在所述转子114上,所述励磁功率单元1112向所述励磁线圈1113提供励磁电流,所述励磁线圈1113在有励磁电流的环境时产生磁场,所述励磁调节器1111能够控制和调节励磁功率单元1112输出的励磁电流大小,所述励磁发电模块111通过对励磁调节器1111的调节来控制励磁线圈1113的电流大小,进而控制磁生电所产生的电压的大小。
在本发明实施例中,所述励磁发电模块111的发电过程为:水由于高低位差的势能造成了水的流动,水流的流动将势能转换为水的动能,水流带动所述双磁力发电机11的水轮机113内部的扇叶1131转动,将水流的动能转换成扇叶1131的动能,所述扇叶1131带动同轴连接的转子114转动,所述励磁线圈1113跟随所述转子114转动产生磁场,所述定子115切割磁场产生感应电压,通过所述励磁发电模块111中的励磁调节器1111调节稳压后供给所述智能设备2。
所述永磁发电模块112包括永磁体1121,所述永磁体1121固定在所述转子114上,所述永磁体1121自身能够提供初始电动势产生磁场,所述永磁发电模块112无需外加励磁电流,即可进行发电。
在本发明实施例中,所述永磁发电模块112的发电过程为:水由于高低位差的势能造成了水的流动,水流的流动将势能转换为水的动能,水流带动所述双磁力发电机11的水轮机113内部的扇叶1131转动,将水流的动能转换成扇叶1131的动能,所述扇叶1131带动同轴连接的转子114转动,所述永磁体1121跟随所述转子114转动产生磁场,所述定子115切割磁场产生感应电压,将得到的电压提供给所述励磁发电模块111,由所述励磁发电模块111进行发电,提供给所述智能设备2。
步骤S104:检测所述智能设备内的电池的电量;
在本发明实施例中,所述检测所述智能设备2内的电池单元22的电量由所述智能设备2中的第二检测单元21来实现,通过所述第二检测单元21中的智能电池监测芯片可以对所述电池进行积分法计算剩余电量,所述芯片内的积分电流累加器可实时记录电池流入、流出电流的总量,从而可以得到所述电池单元22的电量值。
步骤S105:当智能设备内的电池充满电量时,由所述双磁力发电机内部的励磁发电模块为所述智能设备提供电能;
当所述第二检测单元21检测到电池单元22充满电量时,发送第一信号给所述控制单元12,所述控制单元12接收到所述第一信号后控制所述励磁发电模块111进行发电并给所述智能设备2供电。
步骤S106:当智能设备内的电池电量不充足,但足够提供给智能设备及励磁发电模块正常工作所需的电量时,由所述双磁力发电机内部的励磁发电模块为所述电池提供电能进行充电,由所述电池为智能设备供电;
所述智能设备还包括充电单元23,当所述第二检测单元21检测到电池单元22电量不充足,但足够提供给智能设备及励磁发电模块正常工作所需的电量时,发送第二信号给所述控制单元12,所述控制单元12接收到所述第二信号后控制所述励磁发电模块111进行发电,并通过所述充电单元23给电池单元22进行充电,由所述电池单元22给智能设备2供电。
步骤S107:当智能设备内的电池电量过低,不足以提供给智能设备及励磁发电模块正常工作的电量时,由所述永磁发电模块自动为所述励磁发电模块提供正常工作的电量,由所述励磁发电模块给所述电池提供电能进行充电,由所述电池为智能设备供电。
当所述励磁发电模块111因缺乏能量无法正常运转时,所述永磁发电模块112能够自动进行发电,将电能提供给励磁发电模块111,为所述励磁发电模块111提供正常工作的电量。
所述智能设备的供电方法,在有水流的工作环境中,所述智能设备2的电池单元22有电量时通过励磁发电模块111发电并稳压输送电能给智能设备2使用;在所述智能设备2的电池单元22缺乏电量时引进永磁发电模块112将水能转换为电能给励磁发电模块111,再通过励磁发电模块111发电给智能设备2使用;从而达到有源源不断的清洁能源提供给智能设备2的效果,不需要从市电取电,无高压危险,绝对排除了漏电的安全隐患,且无需消耗市电电能,由水力转换能量,节能环保。
本发明不仅仅应用于流动水力的场景,还可适用于水下设备检测或其他由水流产生的能源给设备提供能量的应用场景。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智能设备的供电装置,其特征在于,包括:电性连接的双磁力发电机和控制单元;所述双磁力发电机用于实现能量转换,将水的势能转换为电能,并输出电能,所述双磁力发电机包括励磁发电模块和永磁发电模块,所述励磁发电模块用于将水能转换为电能并输出电能所述永磁发电模块用于在励磁发电模块因缺乏能量无法正常运转时把水能转换为电能给所述励磁发电模块,所述励磁发电模块正常运转再将水能转换为电能输出;所述控制单元用于执行所述双磁力发电机的供电机能。
2.根据权利要求1所述的供电装置,其特征在于:所述双磁力发电机内部包括水轮机、转子和定子;所述水轮机位于所述双磁力发电机与水接触的一端,所述水轮机包括扇叶和转轴,所述转子与所述扇叶固定连接在转轴上,所述定子是所述双磁力发电机内部的中空的圆筒,所述定子包围所述转子;所述扇叶在水流的带动下转动,所述扇叶带动连接在转轴上的转子转动,将水的动能转换为所述转子的动能。
3.根据权利要求1和2所述的供电装置,其特征在于:所述供电装置还包括第一检测单元;所述第一检测单元用于检测所述双磁力发电机是否处于有水流的环境中,所述第一检测单元包括旋转编码器和接收组件,所述旋转编码器与所述转轴连接,所述旋转编码器是一个传感器,将感应到的信息反馈给接收组件;所述旋转编码器用于检测所述转轴是否转动,水流流动时会带动扇叶以及与扇叶固定连接的转轴,所述旋转编码器通过检测所述转轴是否转动来判断当前是否有水流动。
4.根据权利要求1所述的供电装置,其特征在于:当所述励磁发电模块因缺乏能量无法正常运转时,所述永磁发电模块自动进行发电,将电能提供给励磁发电模块,为所述励磁发电模块提供正常工作的电量。
5.一种采用权利要求1-5任一项所述供电装置的供电系统,其特征在于,所述供电系统进一步包括:智能设备;所述供电装置和所述智能设备连接,所述供电装置用于为智能设备提供正常工作的电能。
6.根据权利要求5所述的供电系统,其特征在于:所述智能设备包括第二检测单元、电池单元和充电单元,所述第二检测单元与所述电池单元连接,所述第二检测单元用于检测所述电池单元的电量值,所述电池单元和所述充电单元电性连接,所述充电单元用于给所述电池单元充电,所述电池单元用于提供电能。
7.根据权利要求5所述的供电系统,其特征在于:所述供电装置的第一检测单元检测到没有水流动时,所述控制单元控制所述双磁力发电机停止供电,由所述电池单元为所述智能设备供电;所述供电装置的第一检测单元检测到有水流动时,所述控制单元控制所述双磁力发电机给所述智能设备供电。
8.一种智能设备的供电方法,其特征在于,所述方法包括:
检测当前场景下是否有水流产生;
当前场景下没有水流产生,所述智能设备所需的电量由智能设备内的电池提供;
当前场景下有水流产生,水流的势能带动双磁力发电机的水轮机的扇叶转动,将所述势能转换成动能,再由所述双磁力发电机内部的励磁发电模块和永磁发电模块将动能转换为电能;
检测所述智能设备内的电池的电量;
当智能设备内的电池充满电量时,由所述双磁力发电机内部的励磁发电模块为所述智能设备提供电能;
当智能设备内的电池电量不充足,但足够提供给智能设备及励磁发电模块正常工作所需的电量时,由所述双磁力发电机内部的励磁发电模块为所述电池提供电能进行充电,由所述电池为智能设备供电;
当智能设备内的电池电量过低,不足以提供给智能设备及励磁发电模块正常工作的电量时,由所述永磁发电模块自动为所述励磁发电模块提供正常工作的电量,由所述励磁发电模块给所述电池提供电能进行充电,由所述电池为智能设备供电。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:所述检测当前场景下是否有水流产生由所述供电装置内的第一检测单元来实现,所述第一检测单元的旋转编码器连接在所述转轴上,通过检测所述转轴是否转动来判断是否有水流产生。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:所述检测所述智能设备内的电池的电量由所述智能设备内的第二检测单元来实现,通过所述第二检测单元中的智能电池监测芯片可以对所述电池进行积分法计算剩余电量,所述芯片内的积分电流累加器可实时记录电池流入、流出电流的总量,从而可以得到所述电池的电量值。
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