CN108736555A - 一种发电装置和智能穿戴设备 - Google Patents

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高明泉
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Abstract

本发明公开一种发电装置和智能穿戴设备，发电装置，设置在可佩带智能设备上，所述发电装置包括：充电装置和电池，其特征在于，所述充电装置包括动能转换模块，所述动能转换模块包括腔室、活动件以及线圈；所述活动件在可佩带智能设备随人体运动发生移动时，随所述移动在腔室内发生移动。通过本发明的方案，发电装置不需要占用智能穿戴设备中间过多的空间，并能够最大限度地将人走路或其他运动动作产生的动能转换成为电能。

Description

一种发电装置和智能穿戴设备
技术领域
本发明涉及智能穿戴设备领域，尤指一种发电装置和智能穿戴设备。
背景技术
随着近年来可穿戴技术的迅猛发展，各种各样的智能穿戴设备蜂拥而至，从头上的VR头戴设备到脚上的智能跑鞋，从谷歌眼镜再到Moto 360、小米手环等等，随处可见智能可穿戴设备，可以遇见不远的将来，智能可穿戴设备必将是风口设备，众所周知鉴于智能可穿戴设备尺寸的限制，电池的容量非常小，大大影响了智能可穿戴设备的续航能力，用户体验较差，如何能够最大限度提高续航能力对智能可穿戴设备来说变得尤为重要。日常生活中，智能可穿戴设备，以智能手表为例，智能手表一直会戴在消费者手腕上面，在行走过程中手腕会不停的摆动，会产生动能，如果能够利用一种装置将产生的动能转换成电能并储存到电池里面，这样就会大大提高续航能力。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种发电装置和智能穿戴设备，能够提高智能穿戴设备的续航能力。
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种发电装置，设置在可佩带智能设备上，所述发电装置包括：充电装置和电池，所述充电装置包括动能转换模块，
所述动能转换模块包括腔室和活动件；
所述活动件在可佩带智能设备发生移动时，随所述移动在腔室内发生移动。
优选地，所述腔室为绝缘筒、所述活动件为永磁件；
所述动能转换模块还包括电感线圈；
永磁件设置在绝缘筒内部，形状设置为能够在绝缘筒自由活动；
所述电感线圈缠绕在绝缘筒的外侧。
优选地，所述动能转换模块还包括：外保护壳；所述外保护壳设置在绝缘筒外层，
所述电感线圈缠绕在绝缘筒的外侧具体为：
所述电感线圈缠绕在所述外保护壳的外侧。
优选地，所述电感线圈的数目为一个或一个以上；
当数目为多个时，多个电感线圈均匀的分布在腔室外侧。
优选地，所述动能转换模块还包括：电极；所述腔室通过能够摩擦生电的高分子材料制成；
所述电极为设置在腔室外侧的电极。
优选地，所述腔室的横截面为圆形，所述腔室的平剖面为圆环，矩形，扇形、椭圆环形、日字形中的任一种。
优选地，腔室按如下方式至少一种进行设计：
所述腔室的轴线方向设置为在可佩带智能设备随人体运动发生移动，轴线方向与运动方向具有最大交集；
腔室的形状与智能穿戴设备的形状相互配合；
腔室的数目为多个，分别设置在智能穿戴设备的结构空间中任一可用位置。
优选地，所述活动件的数目为一个或一个以上。
优选地，所述发电装置包括多个动能转换模块；
多个形状相同的动能转换模块并列组合设置在智能穿戴设备中；或
多个形状不同的动能转换模块组合设置在智能穿戴设备中。
优选地，所述腔室为封闭真空的腔室。
为了解决上述技术问题，本发明还提出了一种智能穿戴设备，所述智能穿戴设备包括上述任一发电装置。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括：一种发电装置，设置在可佩带智能设备上，所述发电装置包括：充电装置和电池，其特征在于，所述充电装置包括动能转换模块，所述动能转换模块包括腔室、活动件以及线圈；所述活动件在可佩带智能设备随人体运动发生移动时，随所述移动在腔室内发生移动。通过本发明的方案，发电装置不需要占用智能穿戴设备中间过多的空间，并能够最大限度地将人走路或其他运动动作产生的动能转换成为电能。
附图说明
下面对本发明实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本发明的进一步理解，与说明书一起用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限制。
图1为本发明实施例提出了一种发电装置的结构框图；
图2A、2B、2C分别为本发明实施例提出的一种动能转换模块的结构示意图；
图3为本发明实施例提出的一种动能转换模块的结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述，并不能用来限制本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的各种方式可以相互组合。
本发明实施例提出了一种发电装置，设置在可佩带智能设备上，所述发电装置包括：充电装置和电池，所述充电装置包括动能转换模块，
所述动能转换模块包括腔室和活动件；
所述活动件在可佩带智能设备发生移动时，随所述移动在腔室内发生移动。
参见图1，本发明实施例提出了一种发电装置，发电装置包括：动能转换模块S1，AC-DC转换整流装置S2，升降压电路装置S3，充电装置S4，外部充电装置S5，电池S6，以及处理器S7。
本发明一个实施例中，动能转换模块通过感应生电的方式将动能转换为电能，本实施例中，腔室为封闭真空的绝缘筒，活动件为永磁件。本发明实施例中，永磁件以永磁磁铁为例进行说明。
参见图2A、2B、2C分别为本发明实施例提出的一种动能转换模块的结构示意图。其中，动能转换模块S1包括：绝缘筒S11、电感线圈S12、永磁磁铁S13以及外保护壳S14。
图2A中，绝缘筒S11的横截面为圆形，横截面为垂直于轴向方向的平面。绝缘筒S11平剖面为圆环，平剖面为平行于绝缘筒S11的轴向方向，并且使得绝缘筒两侧在平剖面的两侧互相对称的一个平面。
其中，图2A为绝缘筒S11的平剖面为圆环的示意图。通过将绝缘筒的平剖面设置为圆环形状，当该形状的发电装置应用于智能手环或智能手表时，不需要占用智能手环或手表中间部分非常紧张的空间，仅仅使用手环或手表外壳周围的边边角角的空间放置动能转换装置，另外鉴于该转换装置的设置，能够最大限度地将人走路手臂摆动的动能转换成为电能。
针对手表这种电池容量非常小的智能可穿戴设备，本发明实施例提供的发电装置提供的续航能力的改善将非常明显，能很好的提高用户体验。
永磁磁铁S13的个数可以是一个或一个以上，例如设置两个形状相同永磁磁铁。
绝缘筒S11上缠绕的电感线圈S12可以是一个或一个以上，电感线圈SS12可以均匀的分布在S11上，也可以根据需要在绝缘筒S11的任意位置，可以是一个线圈，也可以是多个线圈，在智能穿戴设备结构空间允许的情况下，可以多个动能转换模块S1结构并列重复组合，可以是任意形状的动能转换模块S1的组合。
永磁磁铁S13的形状设置为贴合绝缘筒S11内壁的形状，并留有一定的缝隙，使得永磁磁铁S13在绝缘筒S11的内部可以运动。
腔室的形状设置主要考虑两个因素：
一个因素是：是根据智能穿戴设备的形状对应设置腔室的形状，例如，对于智能手环或者手表，将腔室的平剖面设置为圆环形状，或者多个扇形形状的组合；对于VR眼镜，将腔室的平剖面设置为矩形，或者多个矩形的组合，也就是说腔室为圆柱状造型，可以放在眼镜腿部分；对于智能跑鞋，将腔室的平剖面设置为U形、贴合鞋底边缘的弧形、或半圆环型，从而将发电装置设置在鞋帮处。腔室的形状与智能穿戴设备的形状相互配合，才外，腔室的数目为多个，分别设置在智能穿戴设备结构空间中任一可用位置。通过将腔室设置在智能穿戴设备中多个能够用关于充电使用的空间内，通过上述设置，能够使得充电装置的尺寸较小，不会占用智能穿戴设备过多空间；
另一个因素是：所述腔室的轴线方向设置为在可佩带智能设备随人体运动发生移动，轴线方向与运动方向具有最大交集；这样的设置可以设置动能转换为电能的效率更高。具体的，针对智能穿戴设备的使用情况，分析智能穿戴设备在使用时的运动轨迹，统计运动轨迹的方向，根据运动方向的统计结果设置腔室的轴线方向。
人体在佩戴手环之类的智能设备时，手臂摆动所画的曲线就是一个半圆，此时永磁磁铁S13会随着人体手臂的摆动而在真空绝缘筒S11里运动，绝缘筒S11设计成环形可以最大限度利用手臂摆动产生的动能；真空是为了减小永磁磁铁在运动时的阻力。永磁磁铁S13在运动的时候通过电感线圈S12的时候能够产生感应电动势。永磁磁铁S13要设计成跟绝缘筒S11形状对应的环形形状，是为了产生较大的感应电动势，永磁铁S13优选地使用高磁能积的永磁材料。S14为外壳保护装置，可以是利于结构实现的任何材质及形状。
本发明实施例中，以绝缘筒的平剖面为圆环为例进行了说明。此外，绝缘筒的平剖面也可以是其他形状，例如，是矩形，扇形、椭圆环形、日字形等其他形状。
本发明实施例中，AC-DC转换整流装置S2用于将线圈感应得到的交流信号整流成为直流信号；
本发明实施例中，升降压电路装置S3用于将AC-DC转换整流装置S2输出的直流信号转换为稳定的电压信号，使得提供给电池的充电电压高于电池的最高电压(比如5V)，AC-DC转换整流输出的电压可能高于5V也可能低于5V，这个完全由动能的转换结果来决定，为了保证输出恒定的电压，需使用升降压电路装置S3来控制电压。
本发明实施例中，充电装置S4用于将AC-DC转换整流装置S2变换后的电能提供后端的电池S6进行充电。
本发明实施例中，处理器S7用于对充电的方式进行控制，控制充电装置S4或者外部充电装置S5对电池S6进行充电，在外部充电装置S5有效时，通过外部充电装置S5对电池S6进行充电，在外部充电装置S5无效时，通过充电装置S4对电池S6进行充电。
通过上述发电装置，可以将手臂甩动产生的动能转换成为电能，并储存在电池内部，增加电池的续航能力。
图2B为绝缘筒S11的平剖面为矩形的示意图，该形状的发电装置可以应用于VR眼镜的应用场景，图2C为绝缘筒S11的平剖面为半圆环型的示意图，该形状的发电装置可以应用于智能跑鞋的应用场景。
本发明另一个实施例中，动能转换模块通过摩擦生电的方式将动能转换为电能，本实施例中，腔室以圆筒为例进行说明。
图3为本发明实施例提出的一种动能转换模块的结构示意图。该动能转换模块包括：圆筒S1A1、电极S1A2、活动件S1A3；
圆筒S1A1为可以摩擦生电的高分子材料制成的真空圆筒；
电极S1A2为设置在圆筒S1A1外侧的电极、用于输出摩擦产生的电,
活动件S1A3为表面粗糙有一定比重的物体，用于和S1A1产生摩擦，例如为表面粗糙的铁块，在活动件S1A3与圆筒S1A1的内部发生相对运动时，活动件S1A3与圆筒S1A1之间的摩擦会导致摩擦电势的产生。
人佩戴可穿戴设备在走动的时候，手臂摆动，活动件S1A3会随着人体手臂的摆动而在圆筒S1A1里运动，产生摩擦，继而圆筒S1A1的摩擦点会产生摩擦电势。
活动件S1A3的形状与圆筒S1A1的形状相互配合，只要活动件S1A3是可以在圆筒S1A1空间内利于运动适配形状即可，
圆筒S1A1的横截面为圆形，横截面为垂直于轴向方向的平面。圆筒S1A1平剖面为圆环，平剖面为平行于圆筒S1A1的轴向方向，并且使得绝缘筒两侧在平剖面的两侧互相对称的一个平面。
活动件S1A3的个数可以是一个或一个以上，例如设置两个活动件。
本发明实施例中，以圆筒S1A1的平剖面为矩形为例进行了说明。此外，圆筒S1A1的平剖面也可以是其他形状，例如，是圆环，扇形、椭圆环形、日字形等其他形状。
基于与上述实施例相同或相似的构思，本发明实施例还提供一种智能穿戴设备，所述终端包括本发明实施例提供的任一发电装置。
需要说明的是，以上所述的实施例仅是为了便于本领域的技术人员理解而已，并不用于限制本发明的保护范围，在不脱离本发明的发明构思的前提下，本领域技术人员对本发明所做出的任何显而易见的替换和改进等均在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种发电装置，设置在可佩带智能设备上，所述发电装置包括：充电装置和电池，其特征在于，所述充电装置包括动能转换模块，
所述动能转换模块包括腔室和活动件；
所述活动件在可佩带智能设备发生移动时，随所述移动在腔室内发生移动。
2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述腔室为绝缘筒、所述活动件为永磁件；
所述动能转换模块还包括电感线圈；
永磁件设置在绝缘筒内部，形状设置为能够在绝缘筒自由活动；
所述电感线圈缠绕在绝缘筒的外侧。
3.根据权利要求2所述的发电装置，其特征在于，所述动能转换模块还包括：外保护壳；所述外保护壳设置在绝缘筒外层，
所述电感线圈缠绕在绝缘筒的外侧具体为：
所述电感线圈缠绕在所述外保护壳的外侧。
4.根据权利要求2所述的发电装置，其特征在于，所述电感线圈的数目为一个或一个以上；
当数目为多个时，多个电感线圈均匀的分布在腔室外侧。
5.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述动能转换模块还包括：电极；所述腔室通过能够摩擦生电的高分子材料制成；
所述电极为设置在腔室外侧的电极。
6.根据权利要求1～5任一项所述的发电装置，其特征在于，所述腔室的横截面为圆形，所述腔室的平剖面为圆环，矩形，扇形、椭圆环形、日字形中的任一种。
7.根据权利要求1～5任一项所述的发电装置，其特征在于，腔室按如下方式至少一种进行设计：
所述腔室的轴线方向设置为在可佩带智能设备随人体运动发生移动，轴线方向与运动方向具有最大交集；
腔室的形状与智能穿戴设备的形状相互配合；
腔室的数目为多个，分别设置在智能穿戴设备的结构空间中任一可用位置。
8.根据权利要求7任一项所述的发电装置，其特征在于，所述活动件的数目为一个或一个以上。
9.根据权利要求1～5任一项所述的发电装置，其特征在于，所述发电装置包括多个动能转换模块；
多个形状相同的动能转换模块并列组合设置在智能穿戴设备中；或
多个形状不同的动能转换模块组合设置在智能穿戴设备中。
10.根据权利要求1～5任一项所述的发电装置，其特征在于，所述腔室为封闭真空的腔室。
11.一种智能穿戴设备，其特征在于，所述智能穿戴设备包括权利要求1～10提供的任一发电装置。
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