CN114247105B - 一种基于双腕力球系统的能量回收利用装置 - Google Patents

一种基于双腕力球系统的能量回收利用装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于双腕力球系统的能量回收利用装置，包括外壳体、内壳体、蓄电池、腕力球装置、永磁铁和线圈，所述的内壳体设置在外壳体内，所述的腕力球装置设置在内壳体两端，所述的回收利用装置还包括启动组件，所述的启动组件包括启动按钮、偏心轮、蓄能组件、机械虹膜传动结构，所述的启动按钮可滑动的设置在外壳体上；所述的机械虹膜传动结构设置在内壳体的内腔两端，并且与启动按钮可传动的连接；本发明充分利用人们使用腕力球时赋予腕力球的机械能，通过磁生电原理产生电力，并对电流进行整流、收集、储存。外接用电器时，由蓄电池放出储存的电能，使产品能够作为移动电源为其他电子产品提供电能，实现体育运动到发电的一举两得。

Description

一种基于双腕力球系统的能量回收利用装置
技术领域
本发明涉及腕力球以及充电宝的领域，特别涉及一种基于双腕力球系统的能量回收利用装置。
背景技术
腕力球可以增强手指、手臂、手腕的力量，舒筋活络。转速为8000转/分时大约有14kg力量，转速为10000转时大约有22kg力量，将这种高速旋转的动能利用起来磁生电原理可以做成一款便于携带的充电宝，使用者在锻炼身体的可同时为充电宝充电，以备不时之需。
现有技术，专利号CN 205549405U“豪腕型的自发电腕力球”和专利号CN107252559“可产生电能、储存电能及释放电能的腕力球”，前者创作具备自发电功能,但只能将发出电能提供给球体的LED灯和液晶显示器使用，未能更有效全部耗用腕力球高速旋转时能产生的电能，后者虽集发电、储电、放电功能于一身，但对腕力球外形结构、使用方式几乎不做改变，相比较而言，本发明在传统腕力球基础上不仅实现发、储、释电功能，还大大改善了外形和启动方式，为腕力球运动带来新的美感。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于双腕力球系统的能量回收利用装置，解决上述的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供一种基于双腕力球系统的能量回收利用装置，包括外壳体、内壳体、蓄电池、腕力球装置、永磁铁和线圈，所述的内壳体设置在外壳体内，所述的腕力球装置设置在内壳体两端，所述的回收利用装置还包括启动组件，所述的启动组件包括启动按钮、偏心轮、蓄能组件、机械虹膜传动结构，其中：
所述的启动按钮可滑动的设置在外壳体上；
所述的机械虹膜传动结构设置在内壳体的内腔两端，并且与启动按钮可传动的连接；
所述的偏心轮可转动的设置在内壳体中，偏心轮与腕力球装置可传动的连接；
所述的蓄能组件设置在内壳体中；其中
在启动按钮向第一方向滑动时，机械虹膜传动结构随动并且向第一方向转动，在第一方向的转动下，机械虹膜传动结构的齿条向偏心轮滑动并且固定偏心轮，同时，机械虹膜传动结构与蓄能组件实现传动连接，所述的蓄能组件将机械虹膜传动结构的旋转动能储存为弹性势能；
在启动按钮向第二方向滑动时，机械虹膜传动结构随动并且向第二方向转动，在第二方向的转动下，机械虹膜传动结构的齿条远离偏心轮滑动，同时，机械虹膜传动结构与蓄能组件脱离传动连接，所述的蓄能组件的弹性势能释放，腕力球装置启动；
所述的永磁铁设置在腕力球装置上，所述的线圈设置在机械虹膜传动结构的支撑外环上。
进一步的，所述的回收利用装置还包括控制电路板总成，所述的控制电路板总成与蓄电池电性连接，控制电路总成包括整流电路以及保护电路。
进一步的，所述的蓄能组件轴包括连接条、旋转体、棘爪、发条、上弦齿轮、第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、空心轴、弹簧和棘轮，所述的偏心轮内侧开两个对称的凹孔，所述旋转体其中心轴两端分别嵌在凹槽内，所述旋转体表面中央设有凹环沟，凹环沟上设有凹孔和永磁条，所述空心轴安装在所述旋转体中心轴的一侧，所述空心轴一端形成上弦齿轮，所述空心轴的另一端形成棘轮，所述空心轴外表面与发条内部的弹簧连接，所述发条外壳体与所述偏心轮连接，所述棘爪通过固定轴与旋转体连接，所述棘爪可围绕固定轴转动一定角度，所述偏心轮内侧开设有用于固定发条的卡槽，所述发条的外壳体形成有齿轮支撑轴，安装在支撑轴上。
进一步的，所述的机械虹膜传动结构包括支撑外环、凸轨道、下支撑轴、上支撑轴、上传动齿轮、下传动齿轮、内齿轮、固定夹、齿条、机械虹膜外环、传动齿条、机械虹膜内环、圆形座孔、连接环、矩形套和连杆，所述支撑外环的内侧开环状凹槽，所述支撑外环的内侧凹槽内设置有内齿轮，所述支撑外环的侧面开有矩形口，内齿轮外侧与连接条连接，连接条上设置有启动按钮，所述支撑外环内部设有线圈，所述支撑外环内侧表面设置有上支撑轴和下支撑轴，所述支撑外环的每个支撑轴上设置有一个传动齿轮，所述内齿轮与所述传动齿轮啮合，所述支撑外环的下支撑轴的一侧设置有固定夹，所述固定夹内部设置有齿条，所述齿条与所述传动齿轮啮合，所述的回收利用装置一端的固定夹和齿条设置在下支撑轴的左侧，另一端的固定夹和齿条设置在下支撑轴的右侧，所述内齿轮相对于旋转体第二方向转动时可带动所述传动齿轮向第二方向转动，进而带动所述齿条向所述偏心轮运动，所述支撑外环顶部形成凸轨道，所述机械虹膜外环底端形成有凹槽，所述机械虹膜外环底部固定有传动齿条，所述传动齿条与支撑外环的的传动齿轮啮合，所述的机械虹膜外环底部一端的传动齿条设置在上支撑轴的左侧，机械虹膜外环底部另一端的传动齿条设置在上支撑轴的右侧，所述支撑外环顶部的凸轨道嵌在机械虹膜外环底部的凹槽内，允许机械虹膜外环沿凸轨道前后移动，所述机械虹膜外环上表面开凹槽，所述机械虹膜外环嵌在所述机械虹膜外环上的凹槽内，所述机械虹膜外环闭合后形成完整的环体；所述机械虹膜外环闭合后形成完整的内齿轮，所述机械虹膜外环通过凹槽带动所述机械虹膜内环同时闭合后，所述机械虹膜内环可在所述机械虹膜外凹槽内自由回转。
进一步的，所述的外壳体上设置有USB接口、Type-C接口、LED灯。
进一步的，所述的内壳体包括上壳体、下壳体，内壳体和外壳体连接组成中空胶囊形壳体，且允许所述上壳体与下壳体在外壳体上回旋；所述外壳体侧面开有矩形口，所述上壳体和下壳体通过凹凸止口与外壳体连接，所述蓄电池设置在所述内壳体内壁的平台上。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明充分利用人们使用腕力球时赋予腕力球的机械能，通过磁生电原理产生电力，并对电流进行整流、收集、储存。外接用电器时，由蓄电池放出储存的电能，使产品能够作为移动电源为其他电子产品提供电能，实现体育运动到发电的一举两得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是一种基于双腕力球系统的能量回收利用装置上半部分爆炸图。
图2是外环系统结构图。
图3是外环系统部分结构图。
图4是机械虹膜传动结构及连接环分解结构示意图。
图5是机械虹膜传动结构俯视图。
图6是发条组件剖视图。
图7是外壳体与内壳体剖面图。
图8是一种基于双腕力球系统的能量回收利用装置整体效果图。
图中标记示意为：110-上壳体；120-外壳体；121-USB接口；122-Type-C接口；123-LED灯；130-下壳体；140-内壳体；141-蓄电池；150-连接条；151-启动按钮；210-旋转体；211-永磁条；212-偏心轮；213-棘爪；220-发条；221-上弦齿轮；222-第一锥形齿轮；223-第二锥形齿轮；224-空心轴；225-弹簧；226-棘轮；310-支撑外环；311-凸轨道；312-下支撑轴；313-上支撑轴；314-上传动齿轮；315-下传动齿轮；320-内齿轮；330-固定夹；331-齿条；410-机械虹膜外环；411-传动齿条；420-机械虹膜内环；421-圆形座孔；430-连接环；431-矩形套；432-连杆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。
实施例1
如附图所示，本发明提供一种基于双腕力球系统的能量回收利用装置，包括外壳体120、内壳体、蓄电池141、腕力球装置、永磁铁211和线圈，所述的内壳体可转动的设置在外壳体120内，所述的腕力球装置设置在内壳体两端，其特征在于，所述的回收利用装置还包括启动组件，所述的启动组件包括启动按钮151、偏心轮212、蓄能组件、机械虹膜传动结构，其中：
所述的启动按钮151设置在外壳体120上；
所述的机械虹膜传动结构设置在内壳体的内腔两端，并且与启动按钮151可传动的连接；
所述的偏心轮212镶嵌在内壳体中，偏心轮212与腕力球装置可传动的连接；
所述的蓄能组件设置在内壳体中；其中
在启动按钮151向第一方向滑动时，机械虹膜传动结构随动并且向第一方向转动，在第一方向的转动下，机械虹膜传动结构的齿条331向偏心轮212滑动并且固定偏心轮212，同时，机械虹膜传动结构与蓄能组件实现传动连接，所述的蓄能组件将机械虹膜传动结构的旋转动能储存为弹性势能；
在启动按钮151向第二方向滑动时，机械虹膜传动结构随动并且向第二方向转动，在第二方向的转动下，机械虹膜传动结构的齿条331远离偏心轮212滑动，同时，机械虹膜传动结构与蓄能组件脱离传动连接，所述的蓄能组件的弹性势能释放，腕力球装置启动；
所述的永磁铁211设置在腕力球装置上，所述的线圈设置在机械虹膜传动结构的支撑外环上。
基于双腕力球系统的能量回收利用装置，整体为中心对称结构，在所述外壳体120和所述内壳体140两端分别安装一个腕力球装置。
所述上壳体110、外壳体120和下壳体130连接而成中空胶囊形壳体，且允许所述上壳体110与下壳体130在外壳体120上回旋；所述外壳体120侧面开有矩形口。优选的，所述上壳体110和下壳体130通过凹凸止口与外壳体120连接。
所述内壳体140安装在所述外壳体120内部，所述内壳体140表面形成有凸台，所述凸台与所述外壳体120内壁接触。所述内壳体140内壁表面形成有平台，所述蓄电池141设置在所述内壳体140内壁的平台上。
所述内壳体140两端形成有固定槽，所述偏心轮212嵌在所述固定槽内，且允许在固定槽内进行回转。
所述偏心轮212内侧开两个对称的凹孔，所述旋转体210其中心轴两端分别嵌在凹槽内，所述旋转体210表面中央设有凹环沟，凹环沟上设有凹孔和永磁条211。
所述空心轴224安装在所述旋转体210中心轴的一侧，所述空心轴224一端形成上弦齿轮221，所述空心轴224的另一端形成棘轮226，所述空心轴224外表面与发条220内部的弹簧225连接。所述发条220外壳与所述偏心轮212连接。
所述棘爪213通过固定轴与旋转体210连接，所述棘爪213可围绕固定轴转动一定角度。
本实例中，所述偏心轮212内侧开设有用于固定发条220的卡槽，所述发条220的外壳形成有齿轮支撑轴，传动齿轮安装在支撑轴上。
也就是说，当所述上弦齿轮221旋转时，发条220能够实现蓄能或释能。本实例中，当外力作用下使第一锥形齿轮222顺时针转动时，通过第二锥形齿轮223转动变向，带动上弦齿轮221正向转动，外力作用可转化成弹簧225的弹性势能。而当弹簧225释能时，弹簧225可驱动空心管和棘轮226反向转动，空心管和棘轮226与旋转体210的棘爪213啮合，带动旋转体210转动，势能转化为旋转体210的动能。当外力作用下使第一锥形齿轮222逆时针转动时，则无法上弦。
所述外壳体120的顶部内侧形成支撑面，所述支撑外环310设置在所述外壳体120的支撑面上，优选的，外壳体120与支撑外环310通过止口和螺钉连接固定。
所述支撑外环310的内侧开环状凹槽，所述支撑外环310的内侧凹槽内设置有内齿轮320，所述支撑外环310的侧面开有矩形口，所述内齿轮320外侧设置有启动按钮151，所述支撑外环310内部设有线圈。
所述连接条150设置于所述外壳体120与所述内壳体140之间，所述连接条150的两端分别与装置上下两端内环齿轮的外侧固定。所述连接条150的中部设置所述启动按钮151，所述启动按钮151嵌在所述外壳体120所开的矩形口内部，且凸于外壳体120外表面。优选的，所述启动按钮151嵌在所述外壳体120所开矩形口内并凸出于所述外壳体120的外表面。此时，通过推动启动按钮151可使装置两端的内齿轮320向同一方向转动。
所述支撑外环310内侧表面设置有上支撑轴313和下支撑轴312，所述支撑外环310的每个支撑轴上设置有一个传动齿轮，所述内齿轮320与所述传动齿轮啮合。所述支撑外环310的下支撑轴312的一侧设置有固定夹330，所述固定夹330内部设置有齿条331，所述齿条331与所述传动齿轮啮合。装置一端的固定夹330和齿条331设置在下支撑轴312的左侧，另一端的固定夹330和齿条331设置在下支撑轴312的右侧。所述内齿轮320相对于旋转体210逆时针方向转动时可带动所述传动齿轮逆时针转动，进而带动所述齿条331向所述偏心轮212运动。
本实例中，所述支撑外环310的下支撑轴312数量为2，对称分布。所述支撑外环310的上支撑轴313数量为8，均匀分布。
所述支撑外环310顶部形成凸轨道311，所述机械虹膜外环410单元底部形成有凹槽，所述机械虹膜外环410单元底部固定有传动齿条411，所述传动齿条411与支撑外环310的的上传动齿轮314啮合。装置一端的传动齿条411设置在上支撑轴313的左侧，另一端的传动齿条411设置在下支撑轴312的右侧。
优选的，所述支撑外环310顶部的凸轨道311嵌在机械虹膜外环410底部的凹槽内，允许机械虹膜外环410沿凸轨道311前后移动。
所述机械虹膜外环410上表面开凹槽，所述机械虹膜外环410嵌在所述机械虹膜外环410上的凹槽内。
所述机械虹膜外环410闭合后形成完整的环体；所述机械虹膜外环410闭合后形成完整的内齿轮结构。所述机械虹膜外环410通过凹槽带动所述机械虹膜内环420同时闭合后，所述机械虹膜内环420可在所述机械虹膜外环410凹槽内自由回转。
也就是说，当外力作用下向右推动所述启动按钮151时，所述连接条150会带动装置两端的所述内齿轮320向正方向转动。此时，装置一端内齿轮320相对于旋转体210逆时针转动，另一端内齿轮320相对于旋转体210顺时针转动。一方面，内齿轮320带动所述下传动齿轮315转动，进而使所述齿条331向所述偏心轮212方向运动。推动结束时，所述齿条331与所述偏心轮212接触，对所述偏心轮212进行固定，阻止所述偏心轮212在固定槽内回转。另一方面，带动所述上传动齿轮314转动，进而使所述传动齿条411带动所述机械虹膜外环410沿所述凸轨道311向圆心方向运动。推动结束时，所述机械虹膜外环410形成完整闭环，所述机械虹膜内环420形成完整环状内齿轮。此时，所述机械虹膜外环410单元所形成的环状内齿轮与所述第一锥形齿轮222啮合。
相反的，若将所述启动按钮151向左推动，所述连接条150会带动装置两端所述内齿轮320向反方向转动。所述齿条331向所述偏心轮212的反方向运动；所述机械虹膜外环410单元带动所述机械虹膜外环410单元向圆心的相反方向运动。此时，所述偏心轮212失去固定，所述机械虹膜外环410单元所形成的环状内齿轮失去与所述第一锥形齿轮222啮合。
所述机械虹膜外环410单元顶部中心形成有圆形座孔421，所述圆形座孔421与所述连杆432连接。优选的，所述圆形座孔421与所述连杆432首端通过活塞销连接。
所述连接环430的内侧形成有矩形套431，所述连杆432的末端置于所述矩形套431内。优选的，所述连接环430通过止口和螺钉固定在所述上壳体110内侧。
也就是说，当推动所述启动按钮151结束时，顺时针转动所述上壳体110或逆时针转动下壳体130，可通过连杆432带动所述机械虹膜内环420所形成的环状内齿轮顺时针转动，进而带动所述第一锥形齿轮222顺时针转动，从而带动所述上弦齿轮221正向旋转，发条220实现蓄能。此时，若将所述启动按钮151推回原来位置，所述偏心轮212失去限制，所述发条220储蓄的能量瞬间释放，势能转化为旋转体210的动能，腕力球启动。
腕力球启动后，在手臂的摇晃下，旋转体210会持续转动，嵌在其表面的永磁条211切割设置在支撑外环310内部的磁感线产生电流，通过控制电路板整流，将其输入到蓄电池141内进行回收。需要对其他电池产品功能时只需连接装置外的USB接口121即可。
在本实例中，控制电路板所用的整流稳压电路可以通过本领域常见的电路结构实验，在此不一一赘述。
由此，本发明利用巧妙的机械结构实现了双腕力球的启动，并对其产生的机械能进行了回收，发电客观、操作简单，可用于运动充电、应急充电等多个领域，用途广泛。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于双腕力球系统的能量回收利用装置，包括外壳体、内壳体、蓄电池、腕力球装置、永磁铁和线圈，所述的内壳体设置在外壳体内，所述的腕力球装置设置在内壳体两端，其特征在于，所述的回收利用装置还包括启动组件，所述的启动组件包括启动按钮、偏心轮、蓄能组件、机械虹膜传动结构，其中：
所述的启动按钮可滑动的设置在外壳体上；
所述的机械虹膜传动结构设置在内壳体的内腔两端，并且与启动按钮可传动的连接；
所述的偏心轮镶嵌在内壳体中，偏心轮与腕力球装置可传动的连接；
所述的蓄能组件设置在内壳体中；其中
在启动按钮向第一方向滑动时，机械虹膜传动结构随动并且向第一方转动，在第一方向的转动下，机械虹膜传动结构的齿条向偏心轮滑动并且固定偏心轮，同时，机械虹膜传动结构与蓄能组件实现传动连接，所述的蓄能组件将机械虹膜传动结构的旋转动能储存为弹性势能；
在启动按钮向第二方向滑动时，机械虹膜传动结构随动并且向第二方向转动，在第二方向的转动下，机械虹膜传动结构的齿条远离偏心轮滑动，同时，机械虹膜传动结构与蓄能组件脱离传动连接，所述的蓄能组件的弹性势能释放，腕力球装置启动；
所述的永磁铁设置在腕力球装置上，所述的线圈设置在机械虹膜传动结构的支撑外环上；
所述的蓄能组件轴包括连接条、旋转体、棘爪、发条、上弦齿轮、第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、空心轴、弹簧和棘轮，所述的偏心轮内侧开两个对称的凹孔，所述旋转体其中心轴两端分别嵌在凹槽内，所述旋转体表面中央设有凹环沟，凹环沟上设有凹孔和永磁条，所述空心轴安装在所述旋转体中心轴的一侧，所述空心轴一端形成上弦齿轮，所述空心轴的另一端形成棘轮，所述空心轴外表面与发条内部的弹簧连接，所述发条外壳体与所述偏心轮连接，所述棘爪通过固定轴与旋转体连接，所述棘爪可围绕固定轴转动一定角度，所述偏心轮内侧开设有用于固定发条的卡槽，所述发条的外壳体形成有齿轮支撑轴，传动齿轮安装在支撑轴上；
所述的机械虹膜传动结构包括支撑外环、凸轨道、下支撑轴、上支撑轴、上传动齿轮、下传动齿轮、内齿轮、固定夹、齿条、机械虹膜外环、传动齿条、机械虹膜内环、圆形座孔、连接环、矩形套和连杆，所述支撑外环的内侧开环状凹槽，所述支撑外环的内侧凹槽内设置有内齿轮，所述支撑外环的侧面开有矩形口，内齿轮外侧与连接条连接，连接条上设置有启动按钮，所述支撑外环内部设有线圈，所述支撑外环内侧表面设置有上支撑轴和下支撑轴，所述支撑外环的每个支撑轴上设置有一个传动齿轮，所述内齿轮与所述传动齿轮啮合，所述支撑外环的下支撑轴的一侧设置有固定夹，所述固定夹内部设置有齿条，所述齿条与所述传动齿轮啮合，所述的回收利用装置一端的固定夹和齿条设置在下支撑轴的左侧，另一端的固定夹和齿条设置在下支撑轴的右侧，所述内齿轮相对于旋转体第二方向转动时可带动所述传动齿轮向第二方向转动，进而带动所述齿条向所述偏心轮运动，所述的支撑外环顶部形成凸轨道，所述机械虹膜外环底端形成有凹槽，所述机械虹膜外环底部固定有传动齿条，所述传动齿条与支撑外环的传动齿轮啮合，所述的机械虹膜外环底部一端的传动齿条设置在上支撑轴的左侧，机械虹膜外环底部另一端的传动齿条设置在上支撑轴的右侧，所述支撑外环顶部的凸轨道嵌在机械虹膜外环底部的凹槽内，允许机械虹膜外环沿凸轨道前后移动，所述机械虹膜外环上表面开凹槽，所述机械虹膜外环嵌在所述机械虹膜外环上的凹槽内，所述机械虹膜外环闭合后形成完整的环体；所述机械虹膜外环闭合后形成完整的内齿轮，所述机械虹膜外环通过凹槽带动所述机械虹膜内环同时闭合后，所述机械虹膜外环可在所述机械虹膜外凹槽内自由回转。
2.根据权利要求1所述的一种基于双腕力球系统的能量回收利用装置，其特征在于，所述的回收利用装置还包括控制电路板总成，所述的控制电路板总成与蓄电池电性连接，控制电路总成包括整流电路以及保护电路。
3.根据权利要求1所述的一种基于双腕力球系统的能量回收利用装置，其特征在于，所述的外壳体上设置有USB接口、Type-C接口、LED灯。
4.根据权利要求1所述的一种基于双腕力球系统的能量回收利用装置，其特征在于，所述的内壳体包括上壳体、下壳体，内壳体和外壳体连接组成中空胶囊形壳体，且允许所述上壳体与下壳体在外壳体上回旋；所述外壳体侧面开有矩形口，所述上壳体和下壳体通过凹凸止口与外壳体连接，所述蓄电池设置在所述内壳体内壁的平台上。
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