CN110212693A - 能量收集装置及可穿戴电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能量收集装置及可穿戴电子设备，属于可穿戴电子设备领域。本发明的能量收集装置包括定子与转子，所述转子可转动地设置于所述定子内，所述转子上偏心设置有惯性摆陀。本发明的能量收集装置能够利用惯性摆陀的晃动带动转子转动，无需配备专门的机械运动部件，不受外界环境的影响。
Description
技术领域
本发明涉及可穿戴电子设备领域，尤其是涉及一种能量收集装置及可穿戴电子设备。
背景技术
如今，智能手环等便携小型电子设备得到了广泛的流行与发展，据统计，至2021年，全球将卖出5.05亿台可穿戴电子设备，其中，智能手表销售量将接近8100万支，市场规模高达上百亿美元，然而这些智能手环与一般手表相比，最突出的缺点是续航能力相对比较弱。
目前，可穿戴电子设备的供电方式主要是锂电池，锂电池普遍存在续航时间短等缺点，供电问题已限制了可穿戴电子设备的广泛应用，而低续航问题尤其突出，普通手表续航能高度几年甚至几十年，而基于锂电池的智能手表即便最长续航的产品也只能达到几年或者几个月，因此，能量问题已经成为目前制约可穿戴电子设备的主要问题。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明实施例提供一种能够利用自身的晃动驱动工作的能量收集装置。
本发明实施例解决上述技术问题所采取的技术方案为：提供一种能量收集装置，包括定子与转子，所述转子能够相对所述定子转动，所述转子上设置有惯性摆铊，所述惯性摆铊的重心远离所述转子的圆心。
作为上述技术方案的进一步改进，所述惯性摆铊偏离所述转子的圆心设置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述惯性摆陀呈半圆环状，所述惯性摆陀沿所述转子的圆周边缘设置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述定子上周向设置有至少一对定子磁铁；所述转子上周向上设有与所述定子磁铁数量相同的转子磁铁；其中，所述定子磁铁连接有压电器件，所述压电器件固设在所述定子上，所述定子磁铁与所述压电器件弹性连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述压电器件与所述定子磁铁通过弹簧连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述定子磁铁包括两对，沿所述定子的周向方向上，相邻的两个所述定子磁铁的磁极相反。
作为上述技术方案的进一步改进，沿所述转子的周向方向上，相邻两个所述转子磁铁的磁极相反。
作为上述技术方案的进一步改进，所述转子通过3D打印一体成型。
作为上述技术方案的进一步改进，所述转子的圆心处设有安装孔，所述定子的圆心处设有能够穿入所述安装孔的安装圆柱。
本发明还提供一种可穿戴电子设备，包括如上所述的能量收集装置。
本发明的有益效果：
本发明的能量收集装置包括定子与转子，转子可转动地设置于定子内，转子上偏心设置有惯性摆陀，本发明的能量收集装置能够利用人体运动产生的机械能进行工作，当人体产生晃动时，在惯性摆陀的作用下，转子相对定子转动，执行能量收集的工作。本发明的能量收集装置能够利用惯性摆陀的晃动带动转子转动，无需配备专门的机械运动部件，不受外界环境的影响。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明能量收集装置一个实施例的结构示意图；
图2为本发明压电器件与定子磁铁连接结构的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。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特征可以相互组合。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、前、后等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
参照图1，本发明提供一种能量收集装置，包括定子1、转子2，转子2可转动地安装于定子1内，利用转子2相对于定子1的转动产生电能进行能量的收集，其中，转子2上设置有惯性摆陀3，惯性摆铊3的重心远离转子2的圆心，惯性摆陀3的作用类似于配重块，由于惯性摆陀3偏心设置于转子2上，当佩戴在人体身上时，利用人体运动产生的晃动，使惯性摆陀3产生摆动，在惯性摆陀3的作用下，转子2相对定子1产生转动，进行能量的收集。
在本发明可选的实施例中，惯性摆铊3可以整体与转子2的圆心连接，但是，惯性摆铊3的重心相对圆心具有偏心；与可以设置惯性摆铊3整体相对转子2的圆心偏心设置。
在优选的实施例中，惯性摆陀3呈半圆环状，其为实体结构，惯性摆陀3沿着转子2的圆周边缘设置，以确保惯性摆陀3能够提供足够的偏心力，其中，惯性摆陀3的材质优选为不锈钢。
为了将转子相对定子转动时产生的能量转换为可以收集的能量，本发明一个实施例中，在转子2上周向设置有至少一对转子磁铁4，定子1上周向设置有与转子磁铁4数量相等的定子磁铁5，当一个转子磁铁4转动至与其中一个定子磁铁5正对时，其他的转子磁铁4均对应有一个定子磁铁5，定子磁铁5还连接有压电器件6，压电器件6固设在定子1上，且压电器件6与定子磁铁5之间弹性连接，每次转子磁铁4经过定子磁铁5时，转子磁铁4与定子磁铁5之间产生磁拉力或磁推力，使定子磁铁5相对于压电器件6产生弹性压缩或弹性伸张，进而将受拉或受压的力传递给压电器件6，从而激发压电器件6产生振动，并在压电器件6上产生电压，本发明实施例的能量收集装置还包括转换电路7，转换电路7与压电器件6电性连接，压电器件6产生的电压作用给转换电路7并产生电流，该电流能够为蓄电池等部件供电，进而实现能量的收集。
优选的，如图2，定子磁铁5与压电器件6之间通过弹簧8连接，弹簧8为伸缩弹簧，其两端分别与定子磁铁5与压电器件6连接，在定子磁铁5相对压电器件6运动时，弹簧8受到拉力与压力，并将拉力与压力作用在压电器件6上，使压电器件6产生振动，从而压电器件6处形成电压。
在一个实施例中，压电器件6优选为压电片。
其中，为了保证在转子2转动的过程中，压电器件6能够受到压力与拉力的作用，设置定子磁铁5包括至少两个磁极相反的定子磁铁5、转子磁铁4包括至少两个磁极相反的转子磁铁4，在转子2转动一周的过程中，对于单个定子磁铁5而言，其能够被不同磁极的转子磁铁4作用，从而保证其能够受到压力与拉力的作用，进而是压电器件6产生来回的振动。
在本发明一个优选的实施例中，转子磁铁4包括2对，2对转子磁铁4沿转子2的的周向方向设置，对应的，定子磁铁5及压电器件6的数量也为2对，并且沿着定子1的周向方向排布，在转子2相对定子1转动一周的过程中，单个的定子磁铁5及压电器件6会受到4次转子磁铁4的作用，极大的提高了压电器件6受压与受拉的频率，从而提高了能量收集的效率。其中，转子磁铁4与定子磁铁5优选为沿周向均匀排布。
优选的，沿转子2的周向方向上，相邻两个转子磁铁4的磁极相反，这样，对于单个的定子磁铁5及压电器件6而言，在转子2转动的过程中，其会交替地受到拉力和压力的作用，在定子磁铁5与压电器件6上产生激振作用，进一步提高压电器件受压与受拉的频率，提高能量收集的效率。
进一步地，沿定子1的周向方向上，相邻的两个定子磁铁5的磁极相反，以进一步提高压电器件受压与受拉的频率，提高能量收集的效率。
其中，在本发明一些可选的实施例中，转子磁铁4、定子磁铁5及压电器件6的数量可以选为1对，但此时，转子2的持续运转可能需要增加额外的驱动力，它们的数量也可以为2对或2对以上，此时，惯性摆陀3以及转子磁铁4与定子磁铁5之间的磁力的作用即可实现转子2的持续转动，但是，在它们的数量多于2对时，优选为偶数对。
在本发明一个实施例中，定子1包括圆盘10与设于圆盘10圆周处的盘壁11，盘壁11向上延伸，压电器件6安装在盘壁11的内侧。转子2整体呈圆盘状，转子磁铁4通过转子2的周面套嵌在转子2上，惯性摆陀3分布在转子2的两个端面上，惯性摆陀3通过螺栓固定在转子2上，以增加惯性摆陀3的惯性质量，调节惯性摆陀3的重心位置。
在一个实施例中，转子2內缘20、外缘21以及将內缘20与外缘21连接的若干连接件22，若干连接件22沿转子2的周向均匀排布，在相邻的连接件22之间形成镂空区域，以减小转子2自身的重量。
在一个实施例中，转子2的圆心处(及內缘20的圆心处)设有安装孔23，圆盘10的圆心处设有安装圆柱12，转子2安装时，通过将安装圆柱12穿入安装孔23内，并使转子2安装在圆盘10上，转子2运动时，其能够以安装圆柱12为轴进行转动。
优选的，转子2通过3D打印一体成型。
基于上述的能量收集装置，本发明实施例还提供一种可穿戴电子设备，其包括如上所述的能量收集装置，将该可穿戴电子设备穿戴于使用者身上，能够将使用者运动时产生的晃动作用在能量收集装置上，进而在惯性摆陀的作用下，使能量收集装置进行工作，实现能量的收集。
以上是对本发明的较佳实施进行的具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种能量收集装置，其特征在于，包括定子与转子，所述转子能够相对所述定子转动，所述转子上设置有惯性摆铊，所述惯性摆铊的重心远离所述转子的圆心。
2.根据权利要求1所述的能量收集装置，其特征在于，所述惯性摆铊偏离所述转子的圆心设置。
3.根据权利要求2所述的能量收集装置，其特征在于，所述惯性摆陀呈半圆环状，所述惯性摆陀沿所述转子的圆周边缘设置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的能量收集装置，所述定子上周向设置有至少一对定子磁铁；
所述转子上周向上设有与所述定子磁铁数量相同的转子磁铁；
其中，
所述定子磁铁连接有压电器件，所述压电器件固设在所述定子上，所述定子磁铁与所述压电器件弹性连接。
5.根据权利要求4所述的能量收集装置，其特征在于，所述压电器件与所述定子磁铁通过弹簧连接。
6.根据权利要求4所述的能量收集装置，其特征在于，至少包括两个磁极相反的所述定子磁铁与两个磁极相反的所述转子磁铁。
7.根据权利要求6所述的能量收集装置，其特征在于，所述定子磁铁包括两对，沿所述定子的周向方向上，相邻的两个所述定子磁铁的磁极相反。
8.根据权利要求6所述的能量收集装置，其特征在于，沿所述转子的周向方向上，相邻两个所述转子磁铁的磁极相反。
9.根据权利要求1所述的能量收集装置，其特征在于，所述转子的圆心处设有安装孔，所述定子的圆心处设有能够穿入所述安装孔的安装圆柱。
10.一种可穿戴电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的能量收集装置。
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