CN109861584B - 一种收集手臂摆动能量的发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种收集手臂摆动能量的发电装置，包括一前臂板，一后臂组件以及一驱动弹簧，前臂板与前臂固定连接，后臂组件与后臂固定连接，前臂板和后臂组件通过驱动弹簧连接，后臂组件内部具有发电组件，驱动弹簧和发电组件连接，前臂和后臂相对摆动时，带动驱动弹簧运动，进而驱动压电发电组件发电。所述收集手臂摆动能量的发电装置使用安装方便，且发电效率较高，能够及时产生电能为电子设备充电，使用体验较佳。
Description
技术领域
本发明涉及发电设备技术领域，更准确的说涉及一种收集手臂摆动能量的发电装置。
背景技术
人体在运动过程中会产生各种运动能量，运动过程例如手臂的摆动、腿部的弯曲以及脚的踩踏等，这些运动过程中产生的能量都是白白流失掉的。与此同时，随着科学技术的不断进步，人们随身携带和佩戴的电子设备越来越多，如何及时为这些电子设备充能成为了一项难题，尤其是在一些野外偏僻场所，很难找到合适的充电场所，电子设备能量耗尽后无法使用，为使用者带来不便。为了能够为随身携带和佩戴的电子设备充电，人们通常会携带移动电源或者小型发电装置，为其他电子设备进行充电。但是，移动电源本身电量有限，一旦移动电源的电量耗尽，即无法为其他电子设备充电；现有的小型发电装置大多数需要消耗其他类型的能源来产生电能，为了发电需要携带额外的能源容器，不方便的同时还可能存在安全隐患。现有技术中存在一些将运动能量转换成电能的发电装置，但是这些发电装置的发电功率普遍较低，难以便捷有效地为其他电子设备进行充电。
压电效应是电介质材料中一种机械能与电能互换的现象，压电效应分为正压电效应及逆压电效应两种，在各种能量转换类型中，基于压电效应把压力、冲击、振动等产生的机械能转换成电能的效率仅次于太阳能、风能的转换效率。利用压电效应发电是一种非常具有发展前景的可再生能源。压电材料因晶格内原子间特殊排列方式，使得材料有应力场与电场耦合，产生压电效应。压电能量收集装置可以将机械能转换成电能，通过环境的外力作用使压电材料内部产生应变和应力，由于压电材料的压电效应，将应变能转换成电场能，实现能量输出。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种收集手臂摆动能量的发电装置，包括一前臂板，一后臂组件以及一驱动弹簧，前臂板与前臂固定连接，后臂组件与后臂固定连接，前臂板和后臂组件通过驱动弹簧连接，后臂组件内部具有发电组件，驱动弹簧和发电组件连接，前臂和后臂相对摆动时，带动驱动弹簧运动，进而驱动压电发电组件发电。
为了达到上述目的，本发明提供一种收集手臂摆动能量的发电装置，与使用者的前臂及后臂结合安装，所述收集手臂摆动能量的发电装置包括一前臂板、一后臂组件以及一驱动弹簧，所述后臂组件包括一下盖体和一上盖体，所述下盖体和所述上盖体固定在一起形成内部空间，所述内部空间内设置一发电组件，所述前臂板通过所述驱动弹簧与所述发电组件连接，所述前臂板与使用者前臂连接安装，所述后臂组件与使用者后臂连接安装，前臂和后臂相对摆动，前臂板带动所述驱动弹簧运动，驱动所述发电组件发电。
优选地，所述发电组件包括一驱动组件、一柔性支承板以及若干压电组件，所述柔性支承板具有若干支板，所述压电组件与所述支板数量相同，所述柔性支承板搭接固定在所述下盖体的开口处，所述驱动组件呈柱状，所述驱动组件设置在所述下盖体内部与所述下盖体的内部底面连接，所述驱动组件位于所述柔性支承板中部下方，所述驱动弹簧穿过所述柔性支承板与所述驱动组件连接，所述压电组件分别与所述支板顶部连接。
优选地，所述柔性支承板为十字型结构，所述柔性支承板具有四个所述支板，四个所述压电组件分别与四个所述支板顶部连接。
优选地，所述驱动组件包括一限位管道、一柱状冲击块以及一弹簧，所述限位管道与所述下盖体的内部底面连接，所述柱状冲击块设置在所述限位管道内部，所述弹簧设置在所述限位管道内部，所述柱状冲击块通过所述弹簧与所述限位管道底部连接，所述柱状冲击块顶端与所述驱动弹簧连接。
优选地，所述压电组件包括一基片、一压电陶瓷片以及一配重块，所述基片和所述压电陶瓷片叠加设置，所述压电陶瓷片底面的一端与所述支板连接，另一端连接所述配重块。
优选地，所述柔性支承板中部具有一支承板中孔，所述支承板中孔为通孔，所述驱动弹簧穿过所述支承板中孔与所述驱动组件连接。
优选地，所述限位管道顶部与所述柔性支承板之间存在间隙。
优选地，所述上盖体顶面中部具有一上盖体中孔，所述上盖体中孔为通孔，所述驱动弹簧通过所述上盖体中孔与所述发电组件连接。
与现有技术相比，本发明公开的一种收集手臂摆动能量的发电装置的优点在于：所述收集手臂摆动能量的发电装置使用方便，且发电效率较高，能够及时产生电能为电子设备充电；所述收集手臂摆动能量的发电装置安装方便，使用体验较佳；通过调节驱动弹簧的刚度，使用者在发电的同时，可以通过手臂摆动达到锻炼身体的效果。
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。
如图1所示为本发明一种收集手臂摆动能量的发电装置的结构示意图。
如图2所示为本发明一种收集手臂摆动能量的发电装置的内部结构示意图。
如图3所示为本发明一种收集手臂摆动能量的发电装置中前臂板、驱动弹簧、柔性支承板、限位管道、柱状冲击块、弹簧的截面示意图。
如图4所示为本发明一种收集手臂摆动能量的发电装置中柔性支承板的结构示意图。
如图5所示为本发明一种收集手臂摆动能量的发电装置中压电组件的结构示意图。
如图6所示为本发明一种收集手臂摆动能量的发电装置的一种变体的部分内部结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本申请的一种收集手臂摆动能量的发电装置包括一前臂板10、一后臂组件20以及一驱动弹簧30，所述前臂板10通过所述驱动弹簧30与所述后臂组件20连接，所述前臂板10与使用者前臂连接安装，所述后臂组件20与使用者后臂连接安装，使用者前臂和后臂相对摆动时，带动所述驱动弹簧运动，进而驱动所述后臂组件20发电。所述后臂组件20包括一下盖体201和一上盖体202，所述下盖体201和所述上盖体202均为长方体结构，所述下盖体201顶部具有开口，所述上盖体202底部具有开口，所述下盖体201和所述上盖体202扣合固定在一起形成内部空间，所述驱动弹簧30穿过所述上盖体201伸入所述内部空间。进一步的，所述上盖体202顶面中部具有一上盖体中孔2021，所述上盖体中孔2021为通孔，所述驱动弹簧30通过所述上盖体中孔2021伸入所述内部空间。优选地，所述前臂板10通过绑带固定在前臂上，所述后臂组件20通过绑带固定在后臂上。所述前臂板10和所述后臂组件20还可通过粘贴等方式与手臂连接。
如图2所示，移除所述上盖体202，可见所述下盖体201的内部结构，所述后臂组件20进一步包括一驱动组件21、一柔性支承板22以及4个压电组件23，所述驱动组件21、所述柔性支承板22以及4个所述压电组件23共同组成一发电组件。结合图4可见，所述柔性支承板22为十字型结构，所述柔性支承板22固定于所述下盖体201的上沿，所述柔性支承板22具有四个支板221，且所述柔性支承板22中部具有一支承板中孔222，所述支承板中孔222为通孔。所述柔性支承板22十字型的四个所述支板221分别搭接固定在所述下盖体201顶部的四个边上。所述驱动组件21呈柱状，所述驱动组件21设置在所述下盖体201内部与所述下盖体201的内部底面连接，所述驱动组件21位于所述柔性支承板22中部下方，且所述驱动组件21柱状主轴垂直于所述柔性支承板22平面，所述驱动弹簧30穿过所述柔性支承板22与所述驱动组件21连接。具体的，所述驱动弹簧30穿过所述支承板中孔222与所述驱动组件21连接。四个所述压电组件23分别与所述柔性支承板22的四个所述支板221连接，所述压电组件23设置于所述支板221顶部与所述支板221连接。
如图3所示，所述驱动组件23进一步包括一限位管道211、一柱状冲击块212以及一弹簧213，所述限位管道211为管状结构，所述限位管道211与所述下盖体201的内部底面连接，且所述限位管道211管轴与所述支承板中孔222的孔轴共轴。所述限位管道211顶部与所述柔性支承板22之间存在一定间隙，以确保所述柔性支承板22具有一定的上下振动空间。所述柱状冲击块212为实心柱状结构，且所述柱状冲击块212的柱体直径小于所述限位管道211的内径。所述柱状冲击块212与所述限位管道211同轴的设置在所述限位管道211内部。所述弹簧213设置在所述限位管道211内部，且所述弹簧213位于所述柱状冲击块212底部，所述柱状冲击块212通过所述弹簧213与所述限位管道211底部连接。所述柱状冲击块212顶端与所述驱动弹簧30连接，即所述驱动弹簧30穿过所述柔性支承板22与所述柱状冲击块212的顶端连接。当所述驱动弹簧30沿其径向运动时，所述柱状冲击块212会受其带动沿所述限位管道211上下运动，撞击所述柔性支承板22，使所述柔性支承板22产生振动，安装在所述柔性支承板22上的压电组件23随之振动，产生电能。为了保证所述柱状冲击块212能够有效运动，所述驱动弹簧30的刚度大于所述弹簧213的刚度。通过提高所述驱动弹簧30或所述弹簧213的刚度，使用者在发电的同时还能够通过手臂摆动达到锻炼身体的效果。
如图5所示，所述压电组件23包括一基片2311、一压电陶瓷片2312以及一配重块232，所述基片2311和所述压电陶瓷片2312均为片状，且所述基片2311和所述压电陶瓷片2312顶面形状相同，所述基片2311和所述压电陶瓷片2312从上到下叠加设置，所述压电陶瓷片2312底面的一端与所述支板221连接，另一端连接所述配重块232。当所述柔性支承板22振动时，所述压电组件23随之振动，所述压电陶瓷片2312及所述基片2311在所述配重块232的辅助作用下产生振动，所述压电陶瓷片2312产生弯曲形变，利用压电效应在所述压电陶瓷片2312的上下表面产生正负电荷，产生电能，实现发电。
如图6所示，为所述收集手臂摆动能量的发电装置的一种变体的部分内部结构示意图，该变体中的下盖体201A具有8个侧面，在其顶端具有8个侧边，柔性支承板22A具有8个支板，每个支板上分别连接一个压电组件23A，共8个压电组件23A。此种变体中压电组件的数量更多，发电效率更高。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种收集手臂摆动能量的发电装置，与使用者的前臂及后臂结合安装，其特征在于，所述收集手臂摆动能量的发电装置包括一前臂板、一后臂组件以及一驱动弹簧，所述后臂组件包括一下盖体和一上盖体，所述下盖体和所述上盖体固定在一起形成内部空间，所述内部空间内设置一发电组件，所述前臂板通过所述驱动弹簧与所述发电组件连接，所述前臂板与使用者前臂连接安装，所述后臂组件与使用者后臂连接安装，前臂和后臂相对摆动，前臂板带动所述驱动弹簧运动，驱动所述发电组件发电；所述发电组件包括一驱动组件、一柔性支承板以及若干压电组件，所述柔性支承板具有若干支板，所述压电组件与所述支板数量相同，所述柔性支承板搭接固定在所述下盖体的开口处，所述驱动组件呈柱状，所述驱动组件设置在所述下盖体内部与所述下盖体的内部底面连接，所述驱动组件位于所述柔性支承板中部下方，所述驱动弹簧穿过所述柔性支承板与所述驱动组件连接，所述压电组件分别与所述支板顶部连接；所述驱动组件包括一限位管道、一柱状冲击块以及一弹簧，所述限位管道与所述下盖体的内部底面连接，所述柱状冲击块设置在所述限位管道内部，所述弹簧设置在所述限位管道内部，所述柱状冲击块通过所述弹簧与所述限位管道底部连接，所述柱状冲击块顶端与所述驱动弹簧连接；所述压电组件包括一基片、一压电陶瓷片以及一配重块，所述基片和所述压电陶瓷片叠加设置，所述压电陶瓷片底面的一端与所述支板连接，另一端连接所述配重块。
2.如权利要求1所述的收集手臂摆动能量的发电装置，其特征在于，所述柔性支承板为十字型结构，所述柔性支承板具有四个所述支板，四个所述压电组件分别与四个所述支板顶部连接。
3.如权利要求1所述的收集手臂摆动能量的发电装置，其特征在于，所述柔性支承板中部具有一支承板中孔，所述支承板中孔为通孔，所述驱动弹簧穿过所述支承板中孔与所述驱动组件连接。
4.如权利要求1所述的收集手臂摆动能量的发电装置，其特征在于，所述限位管道顶部与所述柔性支承板之间存在间隙。
5.如权利要求1所述的收集手臂摆动能量的发电装置，其特征在于，所述上盖体顶面中部具有一上盖体中孔，所述上盖体中孔为通孔，所述驱动弹簧通过所述上盖体中孔与所述发电组件连接。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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