CN108448862A - 一种穿戴式发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种穿戴式发电装置，所述壳体内部设置有发电结构，所述发电结构包括第一磁性件、第二磁性件、滑轨、绕线器以及线圈，所述第一磁性件与第二磁性件之间形成磁场，所述滑轨与第一磁性件和第二磁性件二者的连线相交设置，所述绕线器上开设有第一通孔，所述滑轨穿设于第一通孔内，且绕线器能在滑轨上往复运动，所述线圈绕设于绕线器上，所述线圈的两端分别接设有第一传电部件以及第二传电部件。该穿戴式发电装置通过固定件佩戴于使用者的身上，随着使用者跑动或者走动，壳体内的线圈沿滑轨方向往复运动，线圈内产生感应电动势，该装置尤适用于户外运动中，将发电与运动相接合，具有一定趣味性，且绿色环保，使用方便。

Description

一种穿戴式发电装置

技术领域

本发明涉及便携式发电设备领域，尤其涉及一种穿戴式发电装置。

背景技术

发电即利用发电动力装置将化石燃料(煤炭、石油、天然气等)的热能、核能以及水能、太阳能、风能、地热能、海洋能等转换为电能，而化石燃料的资源已日渐枯竭，人类已渐渐发展水能、太阳能、风能、地热能、海洋能等可再生能源进行发电，而这些可再生能源对天气情况与地理环境的依赖性较高，部分可再生能源发电的成本较高，且供电方式相对固定；

随着人们生活的便捷程度逐渐提高，像手机、便携式风扇、暖手宝、手电筒、随声听等随身携带的物品一般是选择移动电源来进行充电，而移动电源的电量都是有一定容量的，如果户外时间较长的情况下，移动电源很容易发生供电不足的情况，给长时间的户外运动者或者户外工作者造成了很大的不便。

发明内容

为此，需要提供一种穿戴式发电装置，来解决长时间户外活动过程中供电困难的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种穿戴式发电装置，包括壳体以及固定件，所述壳体通过固定件进行穿戴；

所述壳体内部设置有发电结构，所述发电结构包括第一磁性件、第二磁性件、滑轨、绕线器以及线圈，所述第一磁性件与第二磁性件之间形成磁场，所述滑轨与第一磁性件和第二磁性件二者的连线相交设置，所述绕线器上开设有第一通孔，所述滑轨穿设于第一通孔内，且绕线器能在滑轨上往复运动，所述线圈绕设于绕线器上，所述线圈的两端分别接设有第一传电部件以及第二传电部件，所述滑轨包括第一导电部以及第二导电部，所述第一导电部与第二导电部沿着滑轨的长度方向设置，所述第一传电部件与第一导电部相接触，所述第二传电部件与第二导电部相接触。

进一步地，所述滑轨的个数为两根以上。

进一步地，所述绕线器以及线圈的个数均为两个以上。

进一步地，还包括整流电路、储能电路以及供电接口，所述发电结构的导轨通过整流电路与储能电路相连接，所述储能电路与供电接口相连接。

进一步地，所述第一磁性件与第二磁性件的个数均为两个以上，第一磁性件设置于壳体的上方，第二磁性件设置于壳体的下方。

进一步地，该穿戴式发电装置还包括第一磁屏蔽件与第二磁屏蔽件，所述第一磁屏蔽件、第二磁屏蔽件的个数分别与第一磁性件、第二磁性件的个数相对应，所述第一磁屏蔽件设置于相邻的第一磁性件之间，所述第二磁屏蔽件设置于相邻的第二磁性件之间，使得壳体内形成间隔设置的有磁区与无磁区，所述绕线器沿滑轨在有磁区与无磁区之间往复运动，线圈中的磁通量变化从而产生感应电动势。

进一步地，所述绕线器以及线圈的个数均为两个以上，相邻绕线器之间设置有固定杆，所述固定杆的长度等于有磁区与无磁区的宽度和。

进一步地，所述滑轨是柱形结构，所述第一导电部与第二导电部是分别涂覆在滑轨柱面两侧的导电涂层，或者所述滑轨还包括绝缘连接件，所述第一导电部与第二导电部均是由导电材料制成的柱状结构，所述第一导电部与第二导电部通过绝缘连接件连接。

进一步地，所述固定件是魔术贴、卡扣结构、纽扣结构、弹力绳、棉纱绳、麻绳、尼龙绳、合成纤维绳、塑料绳或者上述两个以上部件的结合体。

进一步地，所述第一传电部件以及第二传电部件均为电刷。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：利用第一磁性件以及第二磁性件在壳体内形成磁场，壳体内磁场各处强弱不同，绕设有线圈的绕线器沿着滑轨在磁场内移动，线圈内的磁通量会在移动过程中不断变化，线圈中因而产生感应电动势；该穿戴式发电装置通过固定件佩戴于使用者的身上，随着使用者跑动或者走动，壳体内的线圈沿滑轨方向往复运动，线圈内产生感应电动势，该装置尤适用于户外运动中，将发电与运动相接合，具有一定趣味性，且绿色环保，使用方便。

附图说明

图1为本实施例一种穿戴式发电装置的固定件为魔术贴的结构示意图；

图2为本实施例一种穿戴式发电装置的固定件包括魔术贴与绳体的结构示意图；

图3为本实施例一种穿戴式发电装置的固定件为弹力绳的结构示意图；

图4为本实施例一种穿戴式发电装置壳体内设置单根滑轨以及滑轨上设置单个线圈且绕线器为球形的结构示意图；

图5为本实施例一种穿戴式发电装置壳体内设置单根滑轨以及滑轨上设置单个线圈且绕线器为圆柱形的结构示意图；

图6为本实施例一种穿戴式发电装置壳体内设置单根滑轨以及滑轨上设置多个线圈的结构示意图；

图7为本实施例一种穿戴式发电装置壳体内设置多根滑轨以及各滑轨上均设置单个线圈的结构示意图；

图8为本实施例一种穿戴式发电装置壳体内设置多根滑轨以及各滑轨上均设置多个线圈的结构示意图；

图9为本实施例一种穿戴式发电装置壳体内设置第一磁性件、第二磁性件、第一磁屏蔽件以及第二磁屏蔽件的个数均为两个以上的结构示意图；

图10为图9中A处的放大示意图；

图11为本实施例一种穿戴式发电装置的滑轨包括绝缘连接件的结构示意图；

图12为本实施例一种穿戴式发电装置上涂覆有第一导电部以及第二导电部的结构示意图。

附图标记说明：

1、壳体；

21、魔术贴；

22、绳体；

23、弹力绳；

3、发电结构；

31、第一磁性件；

32、第二磁性件；

33、滑轨；

331、第一导电部；

332、第二导电部；

333、绝缘连接件；

34、绕线器；

35、线圈；

36、第一传电部件；

37、第二传电部件；

41、第一磁屏蔽件；

42、第二磁屏蔽件；

5、固定杆。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图12，本发明提供一种穿戴式发电装置，包括壳体1以及固定件。

所述壳体通过固定件进行穿戴，壳体是采用一些较为轻便的材料制成，减轻了该穿戴式发电装置的整体重量，在发电的过程中不会给使用者带来过重的负荷，也能够防止在运动的过程中壳体甩动而砸伤使用者。在某些优选的实施例中，所述壳体由磁屏蔽材料制成，磁屏蔽材料是如铁、铜、硅钢、不锈钢、铝合金或者坡莫合金(铁镍合金)等可以屏蔽磁场的材料，考虑到壳体应选择一些轻便的材料制成，优选为不锈钢或者铝合金。

固定件的作用是将壳体穿戴于使用者的身体各个部位，具体地，所述固定件是魔术贴21、卡扣结构、纽扣结构、弹力绳、棉纱绳、麻绳、尼龙绳、合成纤维绳、塑料绳或者上述两个以上部件的结合体。固定件是魔术贴时，固定件是魔术贴的圆毛或者刺毛，在使用者的服饰或鞋帽上有与固定件的圆毛或者刺毛相适配的结构就能够将固定件粘设于使用者服装与鞋帽上，或者固定件是魔术贴搭配绳体制成，将魔术贴的圆毛与刺毛分别缝制于绳体22上，绳体未缝制魔术贴的一端固定于壳体上，使用者使用时，带有圆毛与带有刺毛的绳体分别从两侧绕设在四肢上进行固定；固定件是卡扣结构时，需配以绳体设置，卡扣结构的公扣与母扣分别通过绳体固定于壳体上，再通过公扣与母扣的插接式配合将该发电装置穿戴于使用者的四肢上，此时的绳体可以选用弹力绳、棉纱绳、麻绳、尼龙绳、合成纤维绳或者塑料绳；或者固定件直接是弹力绳，弹力绳的两端分别固定在壳体上，弹力绳与壳体围成圈状，使用者可以通过拉伸弹力绳将手、脚套入弹力绳中，从而佩戴该发电装置。

所述壳体内部设置有发电结构3，所述发电结构在使用者跑动或走动的过程中，固定于使用者身体的某一部位的该发电装置内的发电结构开始发电。所述发电结构包括第一磁性件31、第二磁性件32、滑轨33、绕线器34以及线圈35，所述第一磁性件与第二磁性件的异名相对设置，即第一磁性件的N 极与第二磁性件的S极相对设置，或者第一磁性件的S极与第二磁性件的N 极相对设置，使得第一磁性件与第二磁性件之间形成磁场。所述滑轨的作用是为绕线器提供行走线路，固定绕线器的行走方向，所述绕线器的作用是固定线圈，固定线圈的大小，大小固定的线圈在磁场中运动，由于第一磁性件与第二磁性件之间形成的磁场各处磁场强度不匀，因此线圈随绕线器在滑轨上往复滑动的过程中，线圈磁通量会因磁场的各处强度不同而发生变化，所述绕线器在滑轨上往复运动过程中线圈中的磁通量变化从而产生感应电动势。

使用者在走动或者跑动的过程中，滑轨上的绕线器靠自身重力、惯性加速度在滑轨上滑动，线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电动势。

在某些优选的实施例中，所述绕线器是球体或者圆柱体，当绕线器是球体时，第一通孔穿过绕线器的球心，线圈自球体的一端绕到球体的另一端，线圈在球体上绕匝的直径由小变大再变小，当绕线器是圆柱体，第一通孔的中心轴线与圆柱形绕线器的中心线垂直相交，线圈在圆柱体上绕设的直径始终不变。

所述滑轨与第一磁性件和第二磁性件二者的连线相交设置，所述绕线器上开设有第一通孔，所述滑轨穿设于第一通孔内，且绕线器能在滑轨上往复运动，所述线圈绕设于绕线器上，即线圈在绕线器上这样设置的目的是为了使线圈在滑轨上滑动，线圈中始终都会有磁感线通过。在某些优选的实施例中，滑轨横设于第一磁性件与第二磁性件之间，线圈绕设于绕线器上，线圈各匝均与滑轨平行，此时线圈中的磁通量最大，磁通量的变化更大，产生的感应电动势也更大。

所述线圈的两端分别接设有第一传电部件36以及第二传电部件37，所述第一传电部件以及第二传电部件的作用是导通线圈与滑轨，所述滑轨包括第一导电331以及第二导电部332，所述第一导电部与第二导电部沿着滑轨的长度方向设置，线圈在滑轨上滑动的过程中，始终保持通过第一传电部件以及第二传电部件与滑轨相导通，所述第一传电部件与第一导电部相接触，所述第二传电部件与第二导电部相接触，第一导电部与第二导电部二者独立设置。

在某些优选的实施例中，所述绕线器以及线圈的个数均为两个以上，多组绕线器与线圈可同时在滑轨上滑动，各组线圈中的磁通量在滑动过程中，磁通量均会发生变化而产生感应电动势，其有益效果在于，能够叠加产生感应电动势，发电效率更高。

在本实施例中，所述滑轨的根数为两根以上，每根滑轨上均对应设置有绕线器与线圈，绕线器分别在各滑轨上往复滑动，绕设于绕线器上的线圈中的磁通量变化产生感应电动势，其有益效果在于，使用者的同一运动频次下，产生感应电动势的效率更高。在某些更为优选的实施例中，所述绕线器以及线圈的个数均为两个以上，即各根滑轨上均设置有两组以上的绕线器与线圈，其有益效果在于能够进一步提高该发电装置的发电效率。

在本实施例中，该穿戴式发电装置还包括整流电路(图中未示出)、储能电路(图中未示出)以及供电接口(图中未示出)，所述发电结构的导轨通过整流电路与储能电路相连接，线圈、滑轨的第一导电部、滑轨的第二导电部、整流电路与储能电路构成了一个完整的回路，回路中产生的交流电通过整流电路转换为直流电，存储在储能电路中，所述储能电路是可充电电池，线圈中产生的电流通过第一传电部与第二传电部分别输送至滑轨的第一导电部与第二导电部中，电流再由滑轨的第一导电部与第二导电部分别引出到整流电路进行整流后存储于储能电路中，在本实施例中，所述整流电路包括变压器和滤波器，整流电路中的变压器和滤波器将线圈中产生的方向不断变化、大小不断变化的电流存储于储能电路中。

在某些优选的实施例中，所述第一传电部件以及第二传电部件均为电刷，电刷的引线分别连接于线圈的两端，电刷的碳极接触滑轨的第一导电部与第二导电部，第一传电部件包括第一弹性件，第二传电部件包括第二弹性件，第一弹性件用于将第一传电部件的碳极顶在滑轨的第一导电部上，使二者始终保持接触，第二弹性件用于将第二传电部件的碳极顶在滑轨的第二导电部上，使二者始终保持接触。

所述储能电路与供电接口相连接，储能电路可以直接通过供电接口向移动设备进行充电，可以向手电筒、暖手宝、手机、便携风扇、鼠标、数码相机或者平板电脑等设备进行充电，壳体上开设有通孔，所述供电接口通过壳体上开设的通孔自壳体内伸向壳体外部。

具体地，供电接口可以是USB、Lighting、Type-A、Type-B或者Type-C，或者在其他实施例中，该穿戴式发电装置不包含供电接口，但是储能电路包括发送装置，可以对带有无线充电接收线圈的移动设备进行无线充电。

在某些优选的实施例中，所述第一磁性件与第二磁性件的个数均为两个以上，第一磁性件设置于壳体的上方，第二磁性件设置于壳体的下方，由此构成了两组以上磁性件，构成不同组磁性件的第一磁性件与第二磁性件由于本身的材料差异或者大小的差异，在壳体内产生了磁场强度大小明显变化的磁场。如果不同组的第一磁性件与第二磁性件的设置方向不同的话，还会产生方向不同的磁场，具体地，当第一磁性件与第二磁性件的个数均为两个时，第一组磁性件的第一磁性件的N极与第二磁性件的S极相对设置，第二组磁性件的第一磁性件的S极与第二磁性件的N极相对设置，因此第一组磁性件与第二组磁性件产生的磁场方向相反，线圈由第一组磁性件产生的磁场进入到第二组磁性件产生的磁场中时，由于磁场反向变化，磁通量也发生变化，在线圈中会产生感应电动势。

在更为优选的实施例中，该穿戴式发电装置还包括第一磁屏蔽件41与第二磁屏蔽件42，所述第一磁屏蔽件与第二磁屏蔽件是由磁屏蔽材料制成的，磁屏蔽材料是如铁、铜、硅钢、不锈钢、铝合金或者坡莫合金(铁镍合金) 等可以屏蔽磁场的材料，所述第一磁屏蔽件、第二磁屏蔽件的个数分别与第一磁性件、第二磁性件的个数相对应，所述第一磁屏蔽件设置于相邻的第一磁性件之间，所述第二磁屏蔽件设置于相邻的第二磁性件之间，使得壳体内形成间隔设置的有磁区与无磁区，所述绕线器沿滑轨在有磁区与无磁区之间往复运动，线圈中的磁通量变化从而产生感应电动势，在本实施例中，第一磁性件、第二磁性件、第一磁屏蔽件以及第二磁屏蔽件的宽度相同，等于线圈绕设于绕线器后的最大直径，即产生的有磁区与无磁区的宽度相同，或者在其他实施例中，由第一磁性件、第二磁性件、第一磁屏蔽件以及第二磁屏蔽件所产生的有磁区的宽度小于无磁区的宽度，其有益效果在于能够使得线圈中产生最大的感应电动势。更为优选地，所述绕线器以及线圈的个数均为两个以上，相邻绕线器之间设置有固定杆5，所述固定杆的长度等于有磁区与无磁区的宽度和，避免相邻线圈中产生的感应电动势大小相同且方向相反后总电动势为零。

在某些优选的实施例中，所述滑轨是柱形结构，所述第一导电部与第二导电部是分别涂覆在滑轨柱面两侧的导电涂层，所述导电涂层是金属导电层、导电胶带或者含有铜、银等复合微粒的导电漆，而滑轨是由树脂、塑胶、塑料或者竹木等不可导电的材料制成。在其他优选的实施例中，所述滑轨还包括绝缘连接件333，所述第一导电部与第二导电部均是由导电材料制成的柱状结构，所述第一导电部与第二导电部通过绝缘连接件连接，所述绝缘连接件也是柱状结构，在绝缘连接件的侧壁上开设有第一固定槽以及第二固定槽，第一固定槽与第一导电部相适配，第一导电部卡设在第一固定槽中，第二固定槽与第二导电部相适配，第二导电部卡设在第二固定槽中，第一导电部与第二导电部分别固定在第一固定槽与第二固定槽中后，由第一导电部、第二导电部以及绝缘连接件组成圆柱形的滑轨结构，使得绕线器能够在滑轨上自由滑动。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种穿戴式发电装置，其特征在于：包括壳体以及固定件，所述壳体通过固定件进行穿戴；

所述壳体内部设置有发电结构，所述发电结构包括第一磁性件、第二磁性件、滑轨、绕线器以及线圈，所述第一磁性件与第二磁性件之间形成磁场，所述滑轨与第一磁性件和第二磁性件二者的连线相交设置，所述绕线器上开设有第一通孔，所述滑轨穿设于第一通孔内，且绕线器能在滑轨上往复运动，所述线圈绕设于绕线器上，所述线圈的两端分别接设有第一传电部件以及第二传电部件，所述滑轨包括第一导电部以及第二导电部，所述第一导电部与第二导电部沿着滑轨的长度方向设置，所述第一传电部件与第一导电部相接触，所述第二传电部件与第二导电部相接触。

2.根据权利要求1所述的穿戴式发电装置，其特征在于：所述滑轨的个数为两根以上。

3.根据权利要求1或2所述的穿戴式发电装置，其特征在于：所述绕线器以及线圈的个数均为两个以上。

4.根据权利要求1所述的穿戴式发电装置，其特征在于：还包括整流电路、储能电路以及供电接口，所述发电结构的导轨通过整流电路与储能电路相连接，所述储能电路与供电接口相连接。

5.根据权利要求1所述的穿戴式发电装置，其特征在于：所述第一磁性件与第二磁性件的个数均为两个以上，第一磁性件设置于壳体的上方，第二磁性件设置于壳体的下方。

6.根据权利要求5所述的穿戴式发电装置，其特征在于：该穿戴式发电装置还包括第一磁屏蔽件与第二磁屏蔽件，所述第一磁屏蔽件、第二磁屏蔽件的个数分别与第一磁性件、第二磁性件的个数相对应，所述第一磁屏蔽件设置于相邻的第一磁性件之间，所述第二磁屏蔽件设置于相邻的第二磁性件之间，使得壳体内形成间隔设置的有磁区与无磁区，所述绕线器沿滑轨在有磁区与无磁区之间往复运动，线圈中的磁通量变化从而产生感应电动势。

7.根据权利要求6所述的穿戴式发电装置，其特征在于：所述绕线器以及线圈的个数均为两个以上，相邻绕线器之间设置有固定杆，所述固定杆的长度等于有磁区与无磁区的宽度和。

8.根据权利要求1所述的穿戴式发电装置，其特征在于：所述滑轨是柱形结构，所述第一导电部与第二导电部是分别涂覆在滑轨柱面两侧的导电涂层，或者所述滑轨还包括绝缘连接件，所述第一导电部与第二导电部均是由导电材料制成的柱状结构，所述第一导电部与第二导电部通过绝缘连接件连接。

9.根据权利要求1所述的穿戴式发电装置，其特征在于：所述固定件是魔术贴、卡扣结构、纽扣结构、弹力绳、棉纱绳、麻绳、尼龙绳、合成纤维绳、塑料绳或者上述两个以上部件的结合体。

10.根据权利要求1所述的穿戴式发电装置，其特征在于：所述第一传电部件以及第二传电部件均为电刷。