CN203491871U - 一种便携式发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式发电装置，该装置是依据电磁感应发电原理把人体或动物携带的机械能转化为电能，从而向各种用电器供电或把电能存储于蓄电装置中；本发明便携式发电装置中的永磁体和感应线圈间的相对运动是滚动移动，不同于现有便携式发电装置中的旋转运动或振动运动，从而极大降低装置的复杂性，容易实现装置的小型化和低成本化；本发明便携式发电装置中使用回弹装置使得永磁体组能够形成多次低损耗的往复运动，从而使整个装置的能量损失极小而具有极高的能量转换效率；本发明便携式发电装置的尺寸可任意调整，其使用方便，可直接固定于人体或动物的任何部位，也可放置或固定于一些人体或动物可穿戴的物体和易于携带的物体。
Description
技术领域
本发明涉及机械和电学技术领域，特别涉及一种便携式发电装置。
背景技术
众所周知，人体或动物的活动携带有大量的机械能，若通过适当的方法把这些能量转换为电能并提供给便携式电子设备，则可使便携式电子设备摆脱电池供电的束缚。目前一些科技工作者和工程师已经采用了一些方法来实现这种机械能向电能的转换，如发电鞋、发电背包和关节发电器。这些便于携带的发电装置实现发电的原理多种多样，其中利用电磁感应现象来发电的装置，由于结构相对简单和成本低等特点而受到极大的关注。
在现有利用电磁感应现象来发电的便携式装置中，实现永磁体和感应线圈间的相对运动的方式可分为两种：旋转式运动和振动式运动。当利用人体或动物行走时所产生的机械能来发电时，若要使永磁体和感应线圈间的相对运动是旋转式的，则必须添加一些辅助机构来实现，这将极大地增加装置的复杂性。另一方面，在便携式发电装置中，若要使永磁体和感应线圈间的相对运动是振动式的，则要求振动部件的自身固有频率与行走的频率相等以实现共振，然而由于人体或动物的行动状态的变化和个体的差异，往往难以实现共振。而本发明能够很好地解决上面的问题。
发明内容
本发明目的在于设计一种新型的便携式发电装置，该装置的永磁体和感应线圈间的相对运动以一种滚动移动的方式进行，使得本发电装置的结构不仅简单而且能够高效地把人体或动物运动所产生的机械能转换为电能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：如图1所示，本发明的便携式发电装置是由永磁体组1、滚动机构2、滚动面3、回弹机构4、感应线圈5、壳体6组成，人体或动物携带本装置时，人体或动物的运动传递给永磁体组1并使永磁体组1通过滚动机构2在滚动面3上运动，当永磁体组1运动到回弹机构4时被弹回而向相反方向运动，当永磁体组1运动到另一个回弹机构4时再次被弹回，从而使得永磁体组1在滚动面3上往复地滚动式移动。
本发明的便携式发电装置中感应线圈5由于磁通量的变化而产生感生电动势，实现人体或动物的机械能向电能转化，应用时感应线圈5接整流和稳压装置，稳压后再接储能装置或用电器。该便携式发电装置可直接地固定在人体或动物的任何部位，如肢体部、颈部、背部、臀部和头部；也可以放置或固定于一些人体或动物可穿戴的物体和易于携带的物体，如头盔、帽子、衣服、背包、挎包和手提包等。
本发明的便携式发电装置可以单独使用，也可以与各种电子装置结合起来使用，如充电装置、电发光体和电加热体等。本发明的永磁体组1中永磁体8的数量可以是单个，其磁化方向与滚动面3垂直，如图所示2(a)；永磁体组1中永磁体8的数量可以是多个，这些永磁体排列在一个平面上，彼此之间由非铁磁性物质7间隔，排列方式可以多种多样，包括但不仅限于所有永磁体的磁化方向相同的平行排列，以及相邻永磁体的磁化方向相反的反平行排列，如图2(b)和图2(c)所示；永磁体组1中永磁体8的数量可以是多个，这些永磁体排列在一个弧面上，彼此之间由非铁磁性物质间隔，排列方式可以多种多样，包括但不仅限于所有永磁体的磁化方向一致并垂直于弧面的排列，以相邻永磁体的磁化方向相互相反并垂直于弧面的排列；永磁体组1中永磁体8的数量可以是多个，这些永磁体排列在一个平面上并按海尔贝克（Halbach）阵列的方式进行排列，如图2(d)所示。本发明的滚动机构2固定在永磁体组1上，数量是两个或两个以上，滚动摩擦系数小，结构可有多种方式，如图3(a)-3(f)所示，包括但不仅限于滚珠、万向轮、万向机构、滑轮、轴承、带有凹槽的滑轮或轴承、带有凸轮的滑轮或轴承。本发明的滚动面3为非铁磁性材料制作而成，表面光滑而摩擦系数极小，可以是平面也可以是弧面，如图4(a)所示，数量可以是单个，也可以是两个而分布于永磁体组1的两侧；滚动面3为非铁磁性材料制作而成，表面光滑而摩擦系数小，可以是平面也可以是弧面，并可在表层上设置多条导槽9或导杆10而与滚动机构配合使用，如图4(b)和图4(c)所示，数量可以是单个，也可以是两个而分布于永磁体组1的两侧。回弹机构4的数量可以是两个或两个以上，安装于滚动面3与壳体6内壁相连接的部位并在永磁体组1的运动路线上，回弹机构4的结构包括但不仅限于弹簧和永磁体，如图5(a)和图5(b)所示，回弹机构4可以快速弹回运动的永磁体组1而又几乎不消耗能量。本发明的感应线圈5的数量可以是单个，与永磁体组1分别位于滚动面3的两侧，当永磁体组1运动而引起磁通量变化时，感应线圈5中产生感生电动势，从而实现机械能向电能转换；感应线圈5的数量可以是多个，这些多个感应线圈5与永磁体组1分别位于滚动面3的两侧，相互之间形成串联、并联或混合串并联，当永磁体组1运动而引起磁通量变化时，感应线圈5中产生感生电动势，从而实现机械能向电能转换。
有益效果
1、本发明便携式发电装置极大地降低装置的复杂性，容易实现装置的小型化和低成本化。
2、本发明便携式发电装置的能量损失极小而具有极高的能量转换效率。
3、本发明便携式发电装置的尺寸可任意调整，使用方便。
附图说明
图1为本发明所述的便携式发电装置的结构示意图。
图中序号说明：1-永磁体组；2-滚动机构；3-滚动面；4-回弹机构；5-线圈；6-壳体。
图2为本发明所述的便携式发电装置的各种永磁体组的示意图：其中，(a)-单个永磁体；(b)-永磁体组中所有永磁体的磁化方向相同并互相平行的排列；(c)-永磁体组中相邻永磁体的的磁化方向相反并互相反平行的排列；(d)-永磁体组中永磁体按海尔贝克(halbach)阵列的方式进行排布。
图3为本发明所述的便携式发电装置的各种滚动机构的示意图：其中，(a)-滚珠；(b)-万向轮；(c)-万向机构；(d)-滑轮或轴承；(e)-带有凹槽的滑轮或轴承；(f)-带有凸轮的滑轮或轴承。
图4为本发明所述的便携式发电装置的各种滚动面的示意图：其中，(a)-一般的滚动面；(b)-设置多条导槽的滚动面；(c)-设置有多条导杆的滚动面。
图5为本发明所述的便携式发电装置的回弹机构的示意图：其中，(a)-弹簧；(b)-永磁体。
图6为便携式发电装置的永磁体组和滚动机构的示意图。
图7为便携式发电装置的永磁体组和滚动机构的示意图。
图中序号说明：1-永磁体组；2-滚动机构；3-滚动面；4-回弹机构；5-线圈；6-壳体；7-非铁磁性物质；8-永磁体；9-导槽；10-导杆。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。
实施例1
如图1所示，本发明便携式发电装置是由永磁体组1、滚动机构2、滚动面3、回弹机构4、感应线圈5、壳体6组成。永磁体组1中永磁体为钕铁硼磁铁，数量为多个，这些永磁体排列在一个平面上，彼此之间由非铁磁性物质7间隔，相邻永磁体的磁化方向是相反的反平行排列。滚动机构2为塑料滑轮，数量为4个，滚动摩擦系数小，如图6所示，固定在永磁体组1上，可带动永磁体组1进行滚动式地移动。滚动面3为塑料板制作而成，表面光滑而摩擦系数极小，数量为两个，分别设置于永磁体组1的两侧，使得永磁体组1可在任何一个塑料滚动面上运动。回弹机构4为两个钕铁硼磁铁，分别设置于滚动面3与壳体6内壁相连接的部位并在永磁体组1的运动路线上，这两个磁铁的磁化方向与永磁体组1中最近的永磁体的磁化方向相同，从而能够弹回运动的永磁体组1而又几乎不消耗能量。感应线圈5为线径为100微米的漆包铜线，数量为多个，与永磁体组1分别位于滚动面3的两侧，相互之间形成串联、并联或混合串并联，当永磁体组1运动而引起磁通量变化时，感应线圈5中产生感生电动势，从而实现机械能向电能转换。本发明装置的壳体使用塑料材料制作而成。本发明便携式发电装置可直接地固定在人体或动物的肢体部、背部和头部等；也可以放置或固定于一些可穿戴的物体和易于携带的物体，如头盔和背包等。本发明便携式发电装置可以与各种电子装置结合起来使用，如和充电装置结合起来向手机电池充电，和矿井灯结合起来向矿井灯供电。
实施例2
如图1所示，本发明便携式发电装置是由永磁体组1、滚动机构2、滚动面3、回弹机构4、感应线圈5、壳体6组成。永磁体组1中永磁体为铝铁鹏磁铁，数量为多个，这些永磁体排列在一个弧形曲面3上，彼此之间由非铁磁性物质7间隔，相邻永磁体的磁化方向是垂直于弧形曲面并互相相反的排列。滚动机构2为塑料滑轮，数量为4个，滚动摩擦系数小，如图7所示，该装置固定在永磁体组1上，可带动永磁体组1进行滚动式的移动。滚动面3为铜板制作成弧形曲面，数量为一个，表面光滑而摩擦系数极小，使得永磁体组1可在滚动面3上自由运动。回弹机构4为两组弹簧，分别设置于滚动面3与壳体6内壁相连接的部份并在永磁体组1的运动路线上，这两组弹簧能够弹回运动的永磁体组1而又几乎不消耗能量。感应线圈5为线径为100微米的漆包铜线，数量为多个，与永磁体组1分别位于滚动面3的两侧，相互之间形成串联、并联或混合串并联，当永磁体组1运动而引起磁通量变化时，感应线圈5中产生感生电动势，从而实现机械能向电能转换。本发明装置的壳体使用塑料材料制作而成，可放置或固定于一些可穿戴的物体和易于携带的物体，如头盔和背包等。本发明便携式发电装置可以与各种电子装置结合起来使用，如与充电装置结合起来向手机电池充电，与矿井灯结合起来向矿井灯供电。
Claims (10)
1.一种便携式发电装置，其特征在于：所述装置包括永磁体组（1）、滚动机构（2）、滚动面（3）、回弹机构（4）、感应线圈（5）和壳体（6）；所述壳体（6）内壁上固定连接滚动面（3），在滚动面（3）的一侧设置为安装有滚动机构（2）的永磁体组（1），在滚动面（3）的另一侧设置为感应线圈（5），在滚动面（3）与壳体（6）内壁相连接的部位设置有回弹装置（4）；永磁体组（1）通过滚动机构（2）在滚动面（3）上滚动式移动。
2.根据权利要求1所述的一种便携式发电装置，其特征在于：所述永磁体组（1）移动方式为往复滚动式移动；所述回弹机构（4）弹回运动的永磁体组（1）。
3.根据权利要求1所述的一种便携式发电装置，其特征在于：所述便携式发电装置是固定在人体或动物或易于携带的物体上。
4.根据权利要求1所述的一种便携式发电装置，其特征在于：所述永磁体组（1）中永磁体的数量为单个或多个；所述永磁体组（1）中永磁体的数量为多个永磁体时，有平行排列、反平行排列、海尔贝克式排列；所述永磁体组（1）磁化方向与滚动面（3）垂直。
5.根据权利要求1所述的一种便携式发电装置，其特征在于：所述滚动机构（2）的数量为两个或多个；所述滚动机构（2）在滚动面（3）上自由移动。
6.根据权利要求1所述的一种便携式发电装置，其特征在于：所述滚动机构（2）的结构有多种方式，包括：滚珠、万向轮、万向机构、滑轮、轴承、带有凹槽的滑轮或轴承、带有凸轮的滑轮或轴承。
7.根据权利要求1所述的一种便携式发电装置，其特征在于：所述滚动面（3）的数量为单个或两个；所述滚动面（3）或为光滑平面，或为光滑弧面，或为设置多条导槽或导杆的光滑平面，或为设置多条导槽或导杆的光滑弧面。
8.根据权利要求1所述的一种便携式发电装置，其特征在于：所述回弹机构（4）的数量为两个或多个。
9.根据权利要求1所述的一种便携式发电装置，其特征在于：所述回弹机构（4）的结构包括：弹簧和永磁体；所述回弹机构（4）可以弹回运动的永磁体组（1）。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种便携式发电装置，其特征在于：所述感应线圈（5）的数量为单个或多个。
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2013
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