CN204993110U - 一种入耳式发电装置及供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种入耳式发电装置及供电系统，其中，入耳式发电装置包括：耳塞壁和压电层，其中，压电层与耳塞壁贴合设置，在工作的过程中，耳塞壁将耳道的运动传导到压电层，压电层将耳塞壁传导来的机械能转换为电能；第一电极和第二电极，第一电极和第二电极分别与压电层的两个表面连接。本实用新型所提供的入耳式发电装置利用压电效应来将耳道运动所产生的机械能转换为电能，以此来为后续的用电电路提供电能，其结构简单、体积小巧。

Description

一种入耳式发电装置及供电系统

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体地说，涉及一种入耳式发电装置以及供电系统。

背景技术

随着移动电子设备的普及，新型能源的开发开始受到人们越来越多的关注。人体能源是一种清洁的新型能源，目前已经有很多技术实现了人体运动能量的收集存储，从而为电子设备供电。这些能量收集装置往往体积较大，且需要一定的外部连接设备，因此这些能量收集装置对于小型电子设备也就无法适用。尤其是对于无线入耳式设备，佩戴者一般对外观有较高要求。而在外部增加这类能量收集装置不仅会严重影响美观，还会造成使用不便。

目前的无线入耳式设备多采用可替换锂电池供电,部分无线入耳式设备使用的为可充电锂电池。普通锂电池电量有限，需要定期更换，而且存储等方面存在诸多困难。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种入耳式发电装置，所述入耳式发电装置包括：

耳塞壁和压电层，其中，所述压电层与所述耳塞壁贴合设置，在工作的过程中，所述耳塞壁将耳道的运动传导到所述压电层，所述压电层将所述耳塞壁传导来的机械能转换为电能；

第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极分别与压电层的两个表面连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述耳塞壁包括耳塞内壁和耳塞外壁，所述压电层位于所述耳塞内壁和耳塞外壁之间，且/或，所述第一电极和第二电极设置在耳塞柱内壁和耳塞柱外壁之间。

根据本实用新型的一个实施例，所述压电层包括多个压电薄膜。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一电极和第二电极为弹性件。

本实用新型还提供了一种供电系统，所述供电系统包括如上任一项所述的入耳式发电装置。

根据本实用新型的一个实施例，所述供电系统还包括：

整流模块，其与所述入耳式发电装置连接，用于将所述入耳式发电装置产生的交流电转换为直流电。

根据本实用新型的一个实施例，所述整流模块包括：

稳压电路，其与所述入耳式发电装置连接，用于对所述入耳式发电装置产生的交流电进行稳压滤波；

整流电路，其与所述稳压电路连接，用于将所述稳压电路传输来的交流电转换为直流电。

根据本实用新型的一个实施例，所述供电系统还包括：

储能模块，其与所述整流模块连接，用于存储所述整流模块传输来的电能。

根据本实用新型的一个实施例，所述供电系统还包括：

充电管理模块，其连接在所述整流模块与储能模块之间，用于对所述整流模块传输来的电能进行转换，以满足所述储能模块或负载电路的用电要求。

根据本实用新型的一个实施例，所述充电管理模块还包括电流检测电路，所述电流检测电路与所述整流模块连接，其用于对所述整流模块所产生的直流电进行检测。

本实用新型所提供的供电系统并不会改变现有的用电设备(例如无线入耳式设备等)的负载电路的结构，该供电系统结构简单，并且不会增加无线入耳设备的体积，适合佩戴。该供电系统利用佩戴者说话或打哈欠等动作时所产生的耳道动态运动来挤压压电层，从而利用压电层将机械能转换为电能。本实用新型所提供的供电系统在应用时不仅能够免除入耳设备频繁充电或更换电池的复杂步骤，还能够起到节约能源、减少经济支出的效果。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本实用新型一个实施例的入耳式发电装置的剖视图；

图2是根据本实用新型一个实施例的入耳式发电装置的佩戴示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的供电系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本实用新型中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本实用新型实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

耳道动态运动能量，即人在说话或咀嚼等下颌张合运动造成的耳道运动的能量，是一种容易被人们忽视的绿色能源，目前还没有相关的技术或产品收集耳道动态运动能量进行存储或者使用。本实施所提供的发电装置正是利用耳道运动所产生的能量来进行发电。

为了充分利用耳道运动时所产生的能量，本实施例所提供的发电装置为入耳式发电装置，图1示出了该发电装置的剖视图。从图1中可以看出，本实施例所提供的入耳式发电装置包括耳塞壁101、压电层102、第一电极103和第二电极104。其中，压电层102与所述耳塞壁101贴合设置。本实施例中，压电层102优选地采用压电薄膜来实现。

需要说明的是，在本实用新型的其他实施例中，压电层102还可以利用多个压电薄膜叠层实现，从而使得多个压电薄膜形成串联结构或并联结构，本实用新型不限于此。串联的压电薄膜能够有效提高发电装置的输出电压，而并联的压电薄膜则能够有效增大发电装置的输出电荷。

具体地，如图1所示，本实施例中，耳塞壁101包括耳塞外壁105和耳塞内壁106。压电层102设置在耳塞外壁105和耳塞内壁106之间。需要说明的是，在本实用新型的其他实施例中，耳塞壁101与压电层102还可以采用其他合理的贴合方式，本实用新型不限于此。

由于传统耳塞的耳塞帽是不封闭的，因此在本实用新型的一个实施例中，还可以将压电层102贴合在耳塞壁101内侧(即使用时不与耳道接触的一侧)。相较于图1所示的入耳式发电装置，该入耳式发电装置的耳塞壁可以视为并不包含耳塞内壁。

第一电极103和第二电极104分别与压电层102的两个表面连接。同时，为了方便与外部电路连接，第一电极103和第二电极104分别与对应的导线连接，从而分别形成发电装置的输出端正极和输出端负极。本实施例中，第一电极103、第二电极104以及与这两个电极连接的导线均是弹性件。其中，第一电极103和第二电极104以及与之连接的导线均设置在耳塞柱内部，即设置在耳塞柱外壁107与耳塞柱内壁108之间。

图2示出了入耳式发电装置的佩戴示意图。本实施例中，耳塞壁101是弹性件，在佩戴时，入耳式发电装置的耳塞壁101能够根据人体耳道特征，将耳塞壁101紧贴与耳道201的相应位置(例如外耳道)处，从而使得耳塞壁101能够随着耳道而运动。耳塞壁101贴合耳道并不会影响耳塞佩戴时的舒适性和美观性，同时还能够有效减少将耳道的机械能转换为电能时的能量损耗。

当入耳式发电装置的佩戴者有说话或是咀嚼等动作时，佩戴者的下颌会产生相应的张合运动，此时耳道内部也会随之产生动态运动，耳道的体积发生变化。这样耳道的内部将会加压耳塞壁101，耳塞壁101将会将耳道的运动传导到压电层102，从而使得压电层102受到挤压而产生形变。由于压电效应，压电层102的上下两个表面出现电荷聚集，从而实现将耳道运动的机械能转换为电能。而这些电荷可以通过相应的电极和导线导出到外部电路，从而形成电流。

从上述描述中可以看出，本实用新型所提供的入耳式发电装置结构简单、体积小巧，其充分考虑了佩戴者的舒适度、隐私性和美观性，并利用了佩戴者下颌张合等动作下所引起耳道运动所产生的机械能。本实用新型所提供的入耳式发电装置利用压电效应来将耳道运动所产生的机械能转换为电能，以此来为后续的用电电路提供电能。本实用新型所提供的入耳式发电装置尤其适合在无线入耳式设备上应用。

本实用新型还提供了一种包含有如上所述的入耳式发电装置的供电系统，图3示出了本实施例中该供电系统的结构示意图。

如图3所示，本实施例所提供的供电系统包括如上所述的入耳式发电装置301、整流模块302、充电管理模块303和储能模块304。其中，整流模块302与入耳式发电装置301连接，其能够将入耳式发电装置301产生的交流电转换为满足负载电路305(例如无线入耳式设备的内部工作电路等)需要的直流电。

具体地，本实施例中，整流模块302包括稳压电路302a和整流电路302b。其中，稳压电路302a与入耳式发电装置301连接，其能够对入耳式发电装置产生的交流电进行稳压滤波。整流电路302b与稳压电路302a连接，其能够将稳压电路302a传输来的交流电转换为直流电。本实施例中，整流电路302b采用了全波整流电路。当然，在本实用新型的其他实施例中，整流电路还可以采用其他合理的电路形式(例如半波整流电路等)，本实用新型不限于此。

充电管理模块303的输入端与整流模块302连接，其输出端与储能模块304和负载电路305连接。充电管理模块303能够将整流模块302产生的直流电传输给储能模块304来进行存储，抑或是直接传输给负载电路305以驱动负载电路305运行。本实施例中，储能模块304采用可充电锂电池来存储电能。当然，在本实用新型的其他实施例中，储能模块304还可以采用其他合理的元器件(例如超级电容等)来进行电能的存储，本实用新型不限于此。

由于负载电路305与储能模块304连接，因此在需要的情况下(例如无耳道运动时或储能模块304充满电后)，负载电路305可以由储能模块304来提供电能。

由于入耳式发电装置的佩戴者可能处于不同的运动状态下，因此当无耳道运动或耳道运动很微弱时，入耳式发电装置产生的电能将很小，该电能通常无法驱动负载电路305正常运行。为此，本实施例所提供的充电管理模块303中还包括了电流检测电路。电流检测电路与整流模块302连接，其能够对入整流模块302所产生的电流进行检测。

如果整流模块302所产生的电流太过微弱，那么充电管理模块303则切换为休眠状态。在休眠状态下，充电管理模块303任由电荷在压电层上聚集。当压电层上聚集的电荷达到一定程度后，发电装置产生的电流将能够通过充电管理模块303，此时充电管理模块303将切换为工作状态从而在整流模块302将发电装置301产生的交流电转换为直流电后通过充电管理模块303输出给储能模块304或是负载电路305。

本实施例中，充电管理模块303能够对整流模块302传输来的直流电进行进一步地调整，以使得直流电能能够满足储能模块304的要求，抑或使得其输出的直流电的电压等于负载电路305的用电电压。

需要说明的是，在本实用新型的其他实施例中，根据实际需要，供电系统还可以不配置储能模块304和/或充电管理模块303，而是直接利用整流模块302产生的直流电来为负载电流304供电，本实用新型不限于此。

从上述描述中可以看出，本实施例所提供的供电系统并不会改变现有的用电设备(例如无线入耳式设备等)的负载电路的结构，该供电系统结构简单，并且不会增加无线入耳设备的体积，适合佩戴。该供电系统利用佩戴者说话或打哈欠等动作时所产生的耳道动态运动来挤压压电层，从而利用压电层将机械能转换为电能。本实施例所提供的供电系统在应用时不仅能够免除入耳设备频繁充电或更换电池的复杂步骤，还能够起到节约能源、减少经济支出的效果。

应该理解的是，本实用新型所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

为了方便，在此使用的多个项目、结构单元和/或组成单元可出现在共同列表中。然而，这些列表应解释为该列表中的每个元素分别识别为单独唯一的成员。因此，在没有反面说明的情况下，该列表中没有一个成员可仅基于它们出现在共同列表中便被解释为相同列表的任何其它成员的实际等同物。另外，在此还可以连同针对各元件的替代一起来参照本实用新型的各种实施例和示例。应当理解的是，这些实施例、示例和替代并不解释为彼此的等同物，而被认为是本实用新型的单独自主的代表。

此外，所描述的特征、结构或特性可以任何其他合适的方式结合到一个或多个实施例中。在上面的描述中，提供一些具体的细节，以提供对本实用新型的实施例的全面理解。然而，相关领域的技术人员将明白，本实用新型无需上述一个或多个具体的细节便可实现，或者也可采用其它方法、组件、材料等实现。在其它示例中，周知的结构、材料或操作并未详细示出或描述以免模糊本实用新型的各个方面。

虽然上述示例用于说明本实用新型在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本实用新型由所附的权利要求书来限定。

Claims (10)

1.一种入耳式发电装置，其特征在于，所述入耳式发电装置包括：

耳塞壁和压电层，其中，所述压电层与所述耳塞壁贴合设置，在工作的过程中，所述耳塞壁将耳道的运动传导到所述压电层，所述压电层将所述耳塞壁传导来的机械能转换为电能；

第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极分别与压电层的两个表面连接。

2.如权利要求1所述的入耳式发电装置，其特征在于，所述耳塞壁包括耳塞内壁和耳塞外壁，所述压电层位于所述耳塞内壁和耳塞外壁之间；且/或，

所述第一电极和第二电极设置在耳塞柱内壁和耳塞柱外壁之间。

3.如权利要求1或2所述的入耳式发电装置，其特征在于，所述压电层包括多个压电薄膜。

4.如权利要求1所述的入耳式发电装置，其特征在于，所述第一电极和第二电极为弹性件。

5.一种供电系统，其特征在于，所述供电系统包括如权利要求1～4中任一项所述的入耳式发电装置。

6.如权利要求5所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括：

整流模块，其与所述入耳式发电装置连接，用于将所述入耳式发电装置产生的交流电转换为直流电。

7.如权利要求6所述的供电系统，其特征在于，所述整流模块包括：

稳压电路，其与所述入耳式发电装置连接，用于对所述入耳式发电装置产生的交流电进行稳压滤波；

整流电路，其与所述稳压电路连接，用于将所述稳压电路传输来的交流电转换为直流电。

8.如权利要求6或7所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括：

储能模块，其与所述整流模块连接，用于存储所述整流模块传输来的电能。

9.如权利要求8所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括：

充电管理模块，其连接在所述整流模块与储能模块之间，用于对所述整流模块传输来的电能进行转换，以满足所述储能模块或负载电路的用电要求。

10.如权利要求9所述的供电系统，其特征在于，所述充电管理模块还包括电流检测电路，所述电流检测电路与所述整流模块连接，其用于对所述整流模块所产生的直流电进行检测。