CN202645827U - 用于健身器材上的发电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于健身器材上的发电装置，包括与健身器材连接的传动机构，通过活塞泵、蓄水池、缓冲池和水管等将健身器材的运动动能转化为水势能的水能蓄能机构，和通过虹吸管、水轮和发电机将水势能转化为电能的水能发电机构。该实用新型能高效地收集不稳定的动力并将其转化为相对稳定的水势能，以驱动发电机产生较稳定和较大量的电能，从而有效节约电能资源，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

用于健身器材上的发电装置
技术领域
本实用新型涉及一种发电装置，特别是涉及一种用于健身器材上的发电装置。
背景技术
随着我国社会经济高速发展，人民生活水平逐渐提高，低碳生活的盛行，以及人们对绿色健康生活的追求，使得健身器材的需求量也随之突飞猛进。健身器材的安装一般相对集中，并且在健身器材的使用过程中，人消耗的体力较大，通过人的推拉、脚踏等动作，带动健身器材产生相当大一部分的动能，所有这些产生的动能白白流失，这就造成了整个社会能量资源的巨大浪费。
由于健身器材的使用具有不确定性，现有的安装在健身器材上的发电装置并不能高效地收集不稳定的动力并将其转化为稳定的能量，以驱动发电机产生较大量的电能，所以大多还停留在理论和实验阶段，很难投入实际的市场运作及推广。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供了一种用于健身器材上的发电装置，能高效地收集不稳定的动力并将其转化为相对稳定的水势能，以驱动发电机产生较稳定和较大量的电能，从而有效节约电能资源，具有显著的经济效益和社会效益。
本实用新型的技术方案是：
一种用于健身器材上的发电装置，包括与健身器材连接的传动机构，水能蓄能机构和水能发电机构。水能蓄能机构包括活塞泵，蓄水池，缓冲池和水管，活塞泵的活塞与传动机构连接，活塞泵的泵腔上设有进水口和出水口，进水口通过水管接至蓄水池，出水口通过水管接至缓冲池，在进水口与出水口处还分别设有单向阀。水能发电机构包括虹吸管，水轮和发电机，虹吸管的一端接至缓冲池，另一端接至水轮，水轮与发电机连接。
上述用于健身器材上的发电装置，其中发电机的输出端还连接有电力电子控制电路。
上述用于健身器材上的发电装置，还包括了蓄电池。
上述用于健身器材上的发电装置，其中的传动机构包括偏心轮和传动杆，偏心轮与传动杆之间为活动连接，并且偏心轮还与健身器材连接，传动杆还与活塞泵的活塞连接。
上述用于健身器材上的发电装置，其中的发电机为永磁发电机。
本实用新型的有益效果是：
1）本实用新型通过采用水能蓄能机构和水能发电机构，将不稳定的动力集中起来，并转换为稳定的水势能，从而驱动发电机产生较稳定和较大量的电能，具有显著的经济效益和社会效益；
2）本实用新型通过采用电力电力控制电路，进一步改善了发电机所产生的电能的质量，从而进一步保证了用电设备的正常和稳定使用，延长了用电设备的使用寿命；
3）本实用新型通过采用蓄电池，当发电量大于用电设备需求时，多余的电能给蓄电池充电，当发电量不能满足用电设备需求时，不足的电能则可由蓄电池提供，从而保证了较稳定的电力供应；
4）本实用新型生产成本低，安装方便，并且安装在健身器材上以后，可以形成自循环系统，无需任何外界的机械动力辅助设备。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。
图1是用于健身器材上的发电装置的总体结构示意图。
图2是连接于直流发电机输出端的电力电子控制电路的结构示意图。
图3是连接于交流发电机输出端的电力电子控制电路的结构示意图。
图中：偏心轮1，传动杆2，活塞3，泵腔4，活塞泵5，出水口6，进水口7，水管8，水管9，蓄水池10，虹吸管11，缓冲池12，水轮13，发电机14，电力电子控制电路15，蓄电池16，用电设备17。
具体实施方式
下面首先说明本实用新型的第一种实施方式。如图1所示，用于健身器材上的发电装置包括由偏心轮1和传动杆2组成的传动机构，由活塞泵5、水管8、水管9、蓄水池10和缓冲池12组成的水能蓄能机构，和由虹吸管11、水轮13和发电机14组成的水能发电机构。其中传动机构的偏心轮1与传动杆2之间为活动连接，并且偏心轮1还与健身器材连接，传动杆2还与活塞泵5的活塞3连接，采用这种结构，使传动机构可以适用于健身器材的两种主要运动，即圆周运动和圆弧摆动运动，并将其转化为活塞泵5中活塞3的直线往复运动。当然，图1所示的传动机构仅仅是针对健身器材在某些特定运动情形下的具体实施例，传动机构还可以采用其他的机械传动方式来满足健身器材的其他运动情形，如当健身器材为往返运动时，传动机构便可省去上述的偏心轮1，而只用传动杆2。
如图1所示，对于第一种实施方式中的水能蓄能机构，其中活塞泵5的活塞3与传动结构连接，活塞泵5的泵腔4上设有进水口7和出水口6，进水口7通过水管9接至蓄水池10，出水口6通过水管8接至缓冲池12，在进水口7与出水口6处还分别设有单向阀。在健身过程中，传动机构由健身器材带动运动，从而使活塞泵5中的活塞3往复运动，当活塞3向左运动时，活塞泵5的泵腔4的工作容积逐渐变大，产生部分真空，大气压力迫使蓄水池10中的水经进水口7处的单向阀流入泵腔4，从而完成活塞泵5的吸水过程；当活塞3向右运动时，泵腔4的工作容积逐渐变小，使其中的水受挤压而产生相应的压力，从而迫使水经出水口6处的单向阀流入缓冲池12，从而完成活塞泵5的压水过程。健身器材的不断动作通过传动机构促使活塞3不断地作往复运动，活塞泵5就会不断地吸水或压水，这样就将健身器材的动能转化为水的势能。
如图1所示，对于第一种实施方式中的水能发电机构，虹吸管11的一端接至缓冲池12，另一端接至水轮13处，而水轮13又与发电机14连接。这部分的工作过程是，由上述水能蓄能机构中活塞泵5不断通过压水过程传送来的水先存储在缓冲池12中，在缓冲池12内设置的虹吸管11利用虹吸原理，使缓冲池12内的水位达到一定高度时才开始通过虹吸管11流出，经过水轮13并流回蓄水池10，从而带动水轮13在一个相对较长的时间内转动，进而带动发电机14发电，并使发电机14输出的电能的波动也不大，本实用新型正是通过采用上述的水能蓄能机构和水能发电机构，将不稳定的动力集中起来，并转换为稳定的水势能，从而驱动发电机14产生较稳定和较大量的电能。
需要说明的是，由于单个人或单个健身器材的运动量相对有限，所以在本实用新型的第一种实施方式中，可将多个健身器材共用同一个蓄水池10或/和缓冲池12，这样便能将多个健身器材分别产生的分散的能量集中起来加以利用，从而进一步保证了产生稳定的电能，并且大大降低成本，提高效率，这也特别适用于公园、广场、健身房等健身器材相对集中的场所。
作为对本实用新型的进一步的改进，在本实用新型的第二种实施方式中，除了在上述用于健身器材上的发电装置的发电机14的输出端还连接有电力电子控制电路15以外，其他与本实用新型第一种实施方式中的用于健身器材上的发电装置的结构基本相同。由于发电机14输出的电能并不是理想的交流电或者直流电，如存在电压幅值或/和频率的浮动等问题，这会对用电设备17造成损伤，降低用电设备17的使用寿命，故采用电力电子控制电路15进一步改善发电机14所输出的电能的质量，以保证用电设备17的正常和稳定使用。
发电机14可以为直流发电机，也可以为交流发电机，故在本实用新型第二种实施方式中的连接于发电机输出端的电力电子控制电路15，也相应地可以是输入为直流电时的电力电子控制电路，或者输入为交流电时的电力电子控制电路。当发电机14为直流发电机，并优选为永磁直流发电机时，电力电子控制电路15的电路框图如图2所示，包括直流斩波电路，滤波电路，逆变电路，变压器和交交变频电路，直流斩波电路的输入端与直流发电机的输出端连接，直流斩波电路的输出端与滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端与逆变电路的输入端连接，逆变电路的输出端与变压器的输入端连接，变压器的输出端与交交变频电路的输入端连接，在实际工作过程中，直流发电机输出的直流电经直流斩波电路转化为固定电压或可调电压的直流电，然后经滤波电路进行滤波，再经过逆变电路转化为交流电，再经变压器调成所需电压，最后经交交变频电路转化为稳定频率的交流电，从而供给所需的用电设备17。当发电机14为交流发电机，并优选为永磁交流发电机时，电力电子控制电路15的电路结构框图如图3所示，其与图2所示的电路结构基本相同，唯一的区别是在交流发电机的输出端与直流斩波电路的输入端之间加上整流滤波电路，以实现对交流电的整流和滤波。
作为对本实用新型再进一步的改进，在本实用新型第三种实施方式中，对于上述用于健身器材上的发电装置，在本实用新型第二种实施方式的基础上还包括了蓄电池16。由于在不同时间里，健身人群数量不确定，导致健身器材的使用也具有不确定性，故通过发电装置发出的电量会时多时少，因此在用于健身器材上的发电装置中添加了蓄电池16。当发电装置的发电量大于用电设备的需求时，多余的电能给蓄电池16充电，进而当发电量不能满足用电设备的需求时，不足的电能则可由蓄电池16提供，从而保证了较稳定的电力供应。
上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型构思的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种用于健身器材上的发电装置，其特征在于：包括与健身器材连接的传动机构，水能蓄能机构和水能发电机构；
所述水能蓄能机构包括活塞泵，蓄水池，缓冲池和水管，活塞泵的活塞与传动机构连接，活塞泵的泵腔上设有进水口和出水口，进水口通过水管接至蓄水池，出水口通过水管接至缓冲池，在进水口与出水口处还分别设有单向阀；
所述水能发电机构包括虹吸管，水轮和发电机，虹吸管的一端接至缓冲池，另一端接至水轮，水轮与发电机连接。
2.根据权利要求1所述的用于健身器材上的发电装置，其特征在于：在所述发电机的输出端还连接有电力电子控制电路。
3.根据权利要求1或2所述的用于健身器材上的发电装置，其特征在于：还包括了蓄电池。
4.根据权利要求1所述的用于健身器材上的发电装置，其特征在于：所述的传动机构包括偏心轮和传动杆，偏心轮与传动杆之间为活动连接，并且偏心轮还与健身器材连接，传动杆还与活塞泵的活塞连接。
5.根据权利要求1所述的用于健身器材上的发电装置，其特征在于：所述的发电机为永磁发电机。
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