CN203840045U - 运动可充电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的运动可充电设备，包括：设备本体；设备本体内部设置有永磁体、至少一个弹簧、可充电电池、线圈和电路板；弹簧的一端与永磁体的一端固定连接，其另一端与设备本体固定连接；线圈缠绕在永磁体外，且与永磁体存在预设间隙；线圈与电路板电连接，用于将产生的电动势传导至电路板中；电路板与可充电电池电连接；可充电电池，用于与负载电连接，为负载供电，在用户运动(例如行走)时，会带动弹簧上下摇摆，带动永磁体与其上下振动，从而引起永磁体与其外围的线圈进行相对运动，此时，穿过线圈的磁通量发生变化，产生电动势，用以对内置在设备本体中的可充电电池充电，从而实现运动时对设备持续充电，不会增加用户的劳动量且实用性好。

Description

运动可充电设备

技术领域

本实用新型涉及发电领域，具体而言，涉及运动可充电设备。

背景技术

LED手电筒中配备可充电电池，与LED灯电连接，用以为LED灯提供电源，从而使LED手电筒实现照明。

目前，市场上生产一种手摇LED手电筒，其可以通过用户手摇的方式对手电筒内的充电电池或是电容进行充电，从而使LED手电筒实现照明。具体的，在电池电量用尽的情况下，用户需要不断的手摇把手，以使得将用户手摇的动能转化为电能存储在电池中，从而为LED灯供电。

但是，若要实现持续充电，需要用户不断的手摇把手，这样，使得用户的劳动量增加；若用户只是简单的手摇几下把手，则不能实现持续充电，使得存储电能不多，往往用一下就要重新摇晃一下，不能实现正常的照明应用，实用性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供方法和装置，以解决上述的问题。

在本实用新型的实施例中提供了一种运动可充电设备，包括：设备本体；

设备本体内部设置有永磁体、至少一个弹簧、可充电电池、线圈和电路板；

弹簧的一端与永磁体的一端固定连接，弹簧的另一端与设备本体固定连接；

线圈缠绕在永磁体外，且与永磁体存在预设间隙；线圈与电路板电连接；

电路板与可充电电池电连接；可充电电池与负载电连接。

进一步的，该运动可充电设备中，电路板包括整流电路和集成电路IC；

整流电路和IC电连接；其中，IC中至少包括稳压电路和保护电路。

进一步的，该运动可充电设备中，弹簧的一端与永磁体的另一端固定连接，弹簧的另一端与设备本体固定连接。

进一步的，该运动可充电设备还包括：环形软磁铁；

环形软磁铁套接在永磁体外，且与永磁体存在预设间隙；线圈缠绕在环形软磁铁上，且与电路板电连接。

进一步的，该运动可充电设备中，设备本体上还设置有USB输入接口。

进一步的，该运动可充电设备中，设备本体上还设置有USB输出接口。

进一步的，该运动可充电设备还包括：手摇连杆和变速机构；

手摇连杆与变速机构可转动连接；

变速机构与永磁体固定连接，或者变速机构与弹簧固定连接。

进一步的，该运动可充电设备中，永磁体为铷铁硼磁铁。

本实用新型实施例提供的运动可充电设备，与现有技术中的LED手电筒，若要实现持续充电，需要用户不断的手摇把手，这样，使得用户的劳动量增加；若用户只是简单的手摇几下把手，则不能实现持续充电，使得存储电能不多，往往用一下就要重新摇晃一下，不能实现正常的照明应用，实用性较差的方案相比，其包括：设备本体；设备本体内部设置有永磁体、至少一个弹簧、可充电电池、线圈和电路板；弹簧的一端与永磁体的一端固定连接，其另一端与设备本体固定连接；线圈缠绕在永磁体外，且与永磁体存在预设间隙；线圈与电路板电连接，用于将产生的电动势传导至电路板中；电路板与可充电电池电连接；可充电电池，用于与负载电连接，为负载供电。本实用新型，在用户运动(例如行走)的情况下，会带动弹簧上下摇摆，从而带动永磁体上下振动，该永磁体与外围的线圈产生相对运动，使穿过线圈的磁通量发生变化，产生电动势。该电动势通过电路板对内置在设备本体中的可充电电池进行充电，从而实现运动时对设备进行持续充电，不会增加用户的劳动量并且实用性较好。

附图说明

图1示出了本实用新型实施例提供的一种运动可充电设备的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例提供的另一种运动可充电设备的结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例提供的运动可充电设备中永磁体与环形软磁铁的位置结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例提供的运动可充电设备的工作原理流程图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

本实用新型实施例提供了一种运动可充电设备，如图1和图2所示，包括：设备本体101；设备本体101内部设置有永磁体102、至少一个弹簧103、可充电电池104、线圈105和电路板106；弹簧103的一端与永磁体102的一端固定连接，弹簧103的另一端与设备本体101固定连接；线圈105缠绕在永磁体102外，且与永磁体102存在预设间隙；线圈105与电路板106电连接，用于将产生的电动势传导至电路板106中；电路板106与可充电电池104电连接；可充电电池104与负载107电连接。

本实用新型实施例提供的运动可充电设备，与现有技术中的LED手电筒，若要实现持续充电，需要用户不断的手摇把手，从而使得用户的劳动量增加；若用户只是简单的手摇几下把手，则不能实现持续充电，使得存储电能不多，往往用一下就要重新摇晃一下，不能实现正常的照明应用，实用性较差的方案相比，其包括：设备本体101；设备本体101内部设置有永磁体102、至少一个弹簧103、可充电电池104、线圈105和电路板106；弹簧103的一端与永磁体102的一端固定连接，其另一端与设备本体101固定连接；线圈105缠绕在永磁体102外，且与永磁体102存在预设间隙；线圈105与电路板106电连接，用于将产生的电动势传导至电路板106中；电路板106与可充电电池104电连接；可充电电池104，用于与负载107电连接，为负载107供电。本实用新型，在用户运动(例如行走)的情况下，会带动弹簧103上下摇摆，从而带动永磁体102上下振动，该永磁体102与其外围的线圈105产生相对运动，使穿过线圈105的磁通量发生变化，产生电动势，该电动势通过电路板106对内置在设备本体101中的可充电电池104进行充电，从而实现运动时对设备进行持续充电，且不会增加用户的劳动量，并且实用性较好。

其中，本实用新型中所说的“运动”是泛指用户不处于与地球相对静止的状态；也可以指用户具体在进行的某一动作。

具体的，设备本体包括内壁和外壁，内壁内部形成第一腔室，内壁和外壁形成第二腔室；线圈105可缠绕在内壁的外表面上，即置于第二腔室内；永磁体102置于第一腔室内；线圈105也可以缠绕早外壁的外侧上。当弹簧103静止的时候，永磁体102均匀置于所述线圈围绕形成的空间中，当弹簧103运行时，其会带动永磁体102运动，从而使永磁体102与线圈产生相对运动，产生电动势。

弹簧103的一端与永磁体102的一端固定连接，该固定连接的方式可以有多种；例如，直接焊接或者通过”U”型金属板110固定连接。而弹簧103的另一端与设备本体101内部固定连接。

本实施例中，设备本体101内部的工作原理为：用户运动时带动弹簧103运动，弹簧103带动永磁体102运动，从而将用户运动时的动能转换为磁能，永磁体102上下振动对外围线圈105产生相对运动，使穿过线圈105的磁通量发生变化，产生电动势，此时将磁能转换为电能，产生的电动势通过电路板106对内置在设备本体101中的可充电电池104进行充电，进而将电能转换为化学能进行存储。

本实施例中，永磁体102优选为铷铁硼磁铁，铷铁硼磁铁是一种强合金磁铁，比一般磁铁的磁性强5倍以上，因此使用该铷铁硼磁铁能够使产生的磁感应强度(B)大，从而使得产生的磁通量大，进而产生的电动势也增大，能够将动能最大限度的转化为电能并进行存储。

具体的，Φ＝B·S；ε＝N*dΦ/dt；上述Φ指磁通量；B指磁感应强度；S指永磁体与线圈相对运动时所切割磁力线的面积；ε指电动势；其中，ε与单位时间磁通量的变化率有关；N为外部缠绕线圈105的匝数。使用铷铁硼磁铁，当产生的B增大时，Φ也增大，使得在单位时间内，且线圈105匝数不变的情况下，穿过同样面积的Φ增大，运动时Φ的变化率增大，从而使ε变大，产生的电动势增多，亦即存储的电能增多。

本实施例中的设备本体101可以是手电筒本体，从而解决了现有技术中的手摇式手电筒的缺陷，能够持续为可充电电池104充电，并且不会增加用户的劳动力，实用性强。

本实施例中的线圈105优选为铜导线，该铜导线缠绕在永磁体102上。其中，铜导线优选使用较粗的铜线，同时需兼顾匝数均衡进行选择，在保证传导性能好的同时，也保证线圈105的匝数多，从上述公式中可以得出，N越大，产生的ε大；但是，N的过大会导致内阻增加，这样，使得线圈105在为可充电电池104充电时会产生自身的铜损，故在使用时，用户需兼顾匝数均衡进行选择使用。

本实施例中的可充电电池104可以选择下列种类的可充电电池104，例如镍镉、镍氢、锂离子、铅蓄和铁锂；其中，本实施例中优选为锂离子可充电电池104。因为锂离子可充电电池104电压高、比能量大、循环寿命长且安全性能好。

永磁体102、弹簧103和线圈105的外部结构与可充电电池104相连，使产生的电动势通过电路板106对可充电电池104进行持续充电，从而使得运动可充电设备的实用性强。

进一步的，如图1和图2所示，该运动可充电设备中，电路板106包括整流电路和集成电路IC；整流电路和IC电连接；其中，所述IC中至少包括稳压电路和过压、过充、过放、短路保护电路。

具体的，整流电路用于对产生的电动势进行滤波和整流；IC用于对经过整流电路的电动势进行稳压调整并进行过压保护。具体的，IC中的稳压电路用于对经过整流电路的电动势进行稳压调整，IC中的过压保护电路用于对稳压调整后的电动势进行过压保护。

由于人体个体差异，所以在运动时产生的动能可能会使产生不同大小的电动势，IC上包括过压、过充、过放保护线路，用以保护可充电电池104，使可充电电池104有更长的使用寿命；同时本实施例中优选采用升压IC，用以保证电动势的值高于可充电电池104的值。

进一步的，如图1和图2所示，该运动可充电设备中，弹簧103的一端与永磁体102的另一端固定连接，弹簧103的另一端与设备本体101固定连接。

具体的，弹簧103可以为多个。本实施例中以两个弹簧103为例进行说明：例如，一个弹簧103的一端与永磁体102的一端固定连接，该弹簧103的另一端与与其相对的设备本体101固定连接。另一个弹簧103的一端与永磁体102的另一端固定连接，相应的，该弹簧103的另一端同样与与其相对的设备本体101固定连接。这样，在用户运动时(例如，在用户步行时，)，利用人行走时臀部摆动引起全身动作产生的动能，使弹簧103上下摇摆带动永磁体102上下振动，从而引起永磁体102外围的线圈105进行相对运动，使得穿过线圈105的磁通量发生变化，产生电动势，该电动势通过电路板106对内置在设备本体101(手电筒本体)中的可充电电池104进行充电，从而实现人行走时对设备本体101(手电筒)进行持续充电。

进一步的，如图3所示，该运动可充电设备还包括环形软磁铁111；环形软磁铁111套接在永磁体102上，且与永磁体102存在预设间隙；线圈105缠绕在环形软磁铁111上，且与电路板106电连接，用于将产生的电动势传导至电路板106中。

具体的，为了保证内部永磁体102上产生的磁力线尽可能地分布在磁导线的内部，以产生最大的磁通变化率(即，使dφ/dt最大)，可在线圈105外部套上一个环形软磁铁111(其中，该环形软磁铁111可选一些柔性软磁材料)，以达到上述目的，并且，该环形软磁铁111与永磁体102存在预设间隙，使永磁体102可以与环形软磁铁111产生相对运动。

进一步的，该运动可充电设备中，设备本体101上还设置有USB输入接口108，USB输入接口108用于与充电器相配合，为可充电电池104充电。

具体的，该运动可充电设备也可作为一个万能充电器，将其内部的可充电电池104设计的足够大(可与电路板106放置于同一位置，也可与电路板106分开分别放在不同的位置)，该设备本体101上设置USB输入接口108，这样，可以在正常的有电的环境下，与充电器相配合，实现为该可充电设备实现快速充电，以达到更好的充电效果。

进一步的，运动可充电设备的设备本体101上还设置有USB输出接口109，用于与负载107相配合，为负载107充电。

具体的，该运动可充电设备还可以作为移动电源，用于便携式充电，设备本体101上设置有5V的USB输出接口109，用于为负载107充电；其中，负载107可以为需要充电的电子产品，例如移动终端、平板电脑和MP3等各种电子设备。

进一步的，该运动可充电设备还包括手摇连杆和变速机构；手摇连杆与变速机构可转动连接；变速机构与永磁体102固定连接，或者变速机构与弹簧103固定连接。

具体的，该运动可充电设备同样可以使用手摇的方式对其进行充电，该结构的设计可以给用户多种选择，使用户的体验更好。

本实用新型提供的运动可充电设备，人运动的同时，会带动弹簧103上下摇摆，带动永磁体102上下振动，从而引起外围的线圈105进行相对运动，使穿过线圈105的磁通量发生变化，产生电动势，永磁体102运动产生的感应电动势首先经过整流电路，由整流电路对该感应电动势进行整流滤波处理，然后经过IC(即经过稳压电路和保护电路)对该电动势进行稳压和保护处理，并存储到可充电电池104中，然后可充电电池104可直接对设备本体101自带的负载107充电，也可以作为POWER BANK(电源银行，即移动电源)为外接的负载107充电(该过程具体如图4所示)。该运动可充电设备能够实现将人运动时的动能转化为磁能、电能和化学能，从而可持续为可充电设备充电，并且也可作为移动电源(即POWERBANK)，对用户野外作业时携带的便携式电子设备的充电提供了便利，并且该运动可充电设备相对于太阳能充电，不局限于天气；相对于传统手摇手电筒，又提供了一种持续的充电方式，均给用户的使用带来了方便，使用户体验更好。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种运动可充电设备，其特征在于，包括：设备本体；

所述设备本体内部设置有永磁体、至少一个弹簧、可充电电池、线圈和电路板；

所述弹簧的一端与所述永磁体的一端固定连接，所述弹簧的另一端与设备本体固定连接；

所述线圈缠绕在所述永磁体外，且与所述永磁体存在预设间隙；所述线圈与所述电路板电连接；

所述电路板与所述可充电电池电连接；所述可充电电池与负载电连接。

2.根据权利要求1所述的运动可充电设备，其特征在于，所述电路板包括整流电路和集成电路IC；

所述整流电路和所述IC电连接；其中，所述IC中至少包括稳压电路和保护电路。

3.根据权利要求1所述的运动可充电设备，其特征在于，所述弹簧的一端与所述永磁体的另一端固定连接，所述弹簧的另一端与所述设备本体固定连接。

4.根据权利要求1所述的运动可充电设备，其特征在于，还包括环形软磁铁；

所述环形软磁铁套接在所述永磁体外，且与所述永磁体存在预设间隙；所述线圈缠绕在所述环形软磁铁上，线圈与所述电路板电连接。

5.根据权利要求1所述的运动可充电设备，其特征在于，所述设备本体上还设置有USB输入接口。

6.根据权利要求1所述的运动可充电设备，其特征在于，所述设备本体上还设置有USB输出接口。

7.根据权利要求1所述的运动可充电设备，其特征在于，还包括手摇连杆和变速机构；

所述手摇连杆与所述变速机构可转动连接；

所述变速机构与所述永磁体固定连接，或者所述变速机构与所述弹簧固定连接。

8.根据权利要求1所述的运动可充电设备，其特征在于，所述永磁体为铷铁硼磁铁。