CN209573698U - 一种应用在背包上的振动能采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种应用在背包上的振动能采集装置，包括能量转换器、直线导轨和背架，直线导轨竖直设置于背架上，能量转换器设置于直线导轨上，能量转换器用于安装背包，能量转换器包括壳体，壳体内设有发电组件和槽轮，槽轮与发电组件之间连接有单向轴承，槽轮的环槽上缠绕有绳带的一端，绳带的另一端与背架连接。实现将行走的振动能量转换为电能，结构简单，具有高效回收振动能的效果，为用电设备持续供能的功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及随身发电装备技术领域，具体涉及一种应用在背包上的振动能采集装置。
背景技术
随着时代发展，近几年，野外徒步旅行、登山等户外活动成为人们生活中的一个重要部分。电池是用电设备的动力之源，然而，由于户外条件限制，人们不能够持续方便地为所携带的电子产品、应急照明灯等用电设备进行充电，这已经成为制约人们进行长期户外活动的一个重要的问题。因此，从背包振动能中获取能量成为了可持续供能的一种方法。现有技术方案中多采用双向回收振动能的装置，部分采用单向回收振动能的装置。
第一种技术方案由于电机转动惯量的存在，会导致换向时能量会有所损耗，大大降低能量的转换效率。第二种技术方案只能回收单方向能量。且由于背包负重范围的不确定性，现有技术中大多无法实现装置刚度的可调功能。
因此急需提出一种能够高效回收振动能以及具有刚度可调功能的技术方案，以提高人们在户外活动中通讯设备的续电能力是必要和有意义的。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种应用在背包上的振动能采集装置，实现将行走的振动能量转换为电能，结构简单，具有高效回收振动能的效果，为用电设备持续供能的功能。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种应用在背包上的振动能采集装置，包括能量转换器、直线导轨和背架，直线导轨竖直设置于背架上，能量转换器设置于直线导轨上，能量转换器可沿直线导轨上下移动，能量转换器用于安装背包，能量转换器包括壳体，壳体内设有发电组件和槽轮，槽轮与发电组件之间连接有单向轴承，槽轮的环槽上缠绕有绳带的一端，绳带的另一端与背架连接；背包随人行走振动而沿直线导轨上下移动，能量转换器将振动能量转换为电能，结构简单，具有高效回收振动能的效果。
按照上述技术方案，发电组件的个数为2个，对称分布与槽轮的两端。
进一步地，发电组件包括行星齿轮箱和直流发电机，直流发电机通过行星齿轮箱与槽轮连接。
进一步地，槽轮包括第一环槽和第二环槽，发电组件的个数为2个，第一环槽和第二环槽分别与两个发电组件连接，第一环槽上缠绕有1～2圈的第一绳带，第二环槽上缠绕有1～2圈的第二绳带，第一绳带与背架的上端连接，第二绳带与背架的下端连接。
进一步地，单向轴承的啮合方向与行星齿轮箱端面外法线方向相同。
进一步地，直流发电机上连接有惯性件。
进一步地，惯性件为空心圆柱体。
进一步地，背包与背架之间连接有弹性带。
进一步地，弹性带的个数为2～3个；弹性带的两端分别与背架的顶部和背包的顶部连接，可通过调整弹性背带的连接数量，通过改变背包与弹性带连接的数量以匹配不同的背负重量，进而调节背包的振动性能，提高背包负重的范围。
进一步地，壳体为方形壳体，槽轮设置于方形壳体的中心位置，两个行星齿轮箱对称分布于槽轮的两端，两个行星齿轮箱均连接有直流发电机。
进一步地，每个发电组件的正极端均连接有一个二极管的正极，两个二极管的负极相互连接后作为正极输出端，用于与用电器的正极连接，发电组件的负极端相互连接后作为负极输出端，用于与用电器的负极连接。
进一步地，直线导轨的个数为2个，两个直线导轨并排设置于背架上，能量转换器的壳体两端设置于直线导轨上。
本实用新型具有以下有益效果：
1.背包随人行走振动而沿直线导轨上下往复运动，通过绳带带动槽轮转动，并通过单向轴承驱动发电组件发电，实现将行走的振动能量转换为电能，结构简单，具有高效回收振动能的效果，为用电设备持续供能的功能。
2.本发明利用了惯性件的储能作用，可在换向时不损失惯性能量的同时，将背包的振动能量进行高效回收，且结合方案中提供的电路连接方案，实现物理上的机械整流和稳流作用，从而提高了从电能的不稳定输出到稳定输出的转换效率。
附图说明
图1是本实用新型实施例中应用在背包上的振动能采集装置的结构示意图；
图2是本实用新型实施例中能量转换器的结构示意图；
图3是本实用新型实施例中发电组件的电能输出示意图；
图中，1-背包，11-连接位，2-能量转换器，21-方向壳体，22-发电组件，221-行星齿轮箱，222-直流发电机，23-槽轮，231-第一环槽，232-第二环槽，24-单向轴承，241-第一单向轴承，242-第二单向轴承，25-绳带，251-第一绳带，252-第二绳带，26-惯性件，3-直线导轨，4-背架，41-弹性带，5-用电器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
参照图1～图3所示，本实用新型提供的一种实施例中应用在背包上的振动能采集装置，包括能量转换器、直线导轨和背架，直线导轨竖直设置于背架上，能量转换器可沿直线导轨上下移动，能量转换器设置于直线导轨上，能量转换器用于安装背包，能量转换器包括壳体，壳体内设有发电组件和槽轮，槽轮与发电组件之间连接有单向轴承，槽轮的环槽上缠绕有绳带的一端，绳带的另一端与背架连接；背包随人行走振动而沿直线导轨上下移动，能量转换器将振动能量转换为电能，结构简单，具有高效回收振动能的效果。
进一步地，一种应用在背包上的振动能捕获装置，包括安装在背包1上的能量转换器2，直线导轨3以及可穿在人体上的背架4，直线导轨3将能量转换器2与背架4连接，能量转换器2包括同轴安装在方形壳体21中的一对发电组件22和开有矩形环槽的槽轮23，发电组件22包括行星齿轮箱221和直流发电机222，行星齿轮箱221转轴上套装有单向轴承24，槽轮23两端分别套装在单向轴承24上，槽轮23缠绕有部分宽形绳带25，绳带25另一端与背架4连接，背架4顶部对称安装有弹性带41，弹性带41另一端与背包1顶部连接。
本实施例中的能量转换器2还包括两个安装在直流发电机222轴上的惯性件26，其中惯性件26为一空心圆柱体，可将啮合时的能量在不啮合时释放，实现稳流作用。
本实施例中的行星齿轮箱221对称布置在方形壳体21的中心位置处。
本实施例中的单向轴承24包括第一单向轴承241和第二单向轴承242，第一单向轴承241的啮合方向与行星齿轮箱221端面外法线方向相同，第二单向轴承242的啮合方向与另一行星齿轮箱221端面外法线方向相同，保证背包1相对人体向下运动时第一单向轴承241啮合，向上运动时第二单向轴承242啮合，保证直流发电机222实现单方向旋转。
进一步地，发电组件22的正极端口分别串联有二极管，其中与第一单向轴承241连接的发电组件22的正负极端口分别和与第二单向轴承242连接的发电组件22的正负极端口对应连接。防止直流发电机222之间反向传输电流，最终实现双向高效回收振动能量和整流的功能。
本实施例中的绳带25包括第一绳带251和第二绳带252。
进一步地，槽轮23包括轴向分布的第一环槽231和第二环槽232，第一环槽231预先缠绕1-2圈第一绳带251，缠绕方向与第一单向轴承241的啮合方向一致，第二环槽232直接与第二绳带252一端固定连接。
进一步地，第一绳带251另一端与背架4的上端连接，第二绳带252另一端与背架4的下端连接。
本实施例中的背包1顶部设置有与弹性带41连接的2-3个连接位11。
进一步地，背架1顶部两边预装有2-3根弹性带41，弹性带41另一端单独安装在对应连接位11上，对于不同的负重，可以通过改变背包1与弹性带41连接的数量，来调节背包1的振动性能。
在本实施例中，首先根据背包1的负重调节弹性带41与背包1连接的数量，当人在背负背包1行走时，背包1将会带动能量转换器2相对背架4产生相对直线运动，
进一步地，当背包1相对人体向下运动时，第一单向轴承241处于啮合状态，其中槽轮23将会被第一绳带251带动旋转，随之将动力通过与之相连的行星齿轮箱221传递给直流发电机222，此时第二绳带252可被旋转的槽轮23卷入到第二环槽232中。
进一步地，当背包1在弹性带41的作用下相对人体向上运动时，第二单向轴承242处于啮合状态，其中槽轮23将会被之前卷入到第二环槽232中的第二绳带252带动旋转，随之将动力通过与之相连的行星齿轮箱221传递给另一个直流发电机222，此时第一绳带251可被旋转的槽轮23卷入到第一环槽231中，从而实现背包1的一维往复运动和槽轮23的往复旋转，最终为用电设备持续供能。
根据本方案，人在背负背包行走时，背包将会带动能量转换器相对背架产生相对直线运动，当背包相对人体向下运动时，其中槽轮将会被第一绳带带动旋转，随之将动力传递给与之相连的行星齿轮箱，此时第二绳带可被旋转的槽轮卷入到第二环槽中，保证向上运动时可带动槽轮旋转，而且结合弹性带，可同时实现背包的一维往复运动和槽轮的往复旋转，最终实现为发电设备持续供能的功能。
以上的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种应用在背包上的振动能采集装置，其特征在于，包括能量转换器、直线导轨和背架，直线导轨竖直设置于背架上，能量转换器设置于直线导轨上，能量转换器可沿直线导轨上下移动，能量转换器用于安装背包，能量转换器包括壳体，壳体内设有发电组件和槽轮，槽轮与发电组件之间连接有单向轴承，槽轮的环槽上缠绕有绳带的一端，绳带的另一端与背架连接。
2.根据权利要求1所述的应用在背包上的振动能采集装置，其特征在于，发电组件的个数为2个，对称分布与槽轮的两端。
3.根据权利要求2所述的应用在背包上的振动能采集装置，其特征在于，每个发电组件的正极端均连接有一个二极管的正极，两个二极管的负极相互连接后作为正极输出端，发电组件的负极端相互连接后作为负极输出端。
4.根据权利要求1所述的应用在背包上的振动能采集装置，其特征在于，发电组件包括行星齿轮箱和直流发电机，直流发电机通过行星齿轮箱与槽轮连接。
5.根据权利要求4所述的应用在背包上的振动能采集装置，其特征在于，槽轮包括第一环槽和第二环槽，发电组件的个数为2个，第一环槽和第二环槽分别与两个发电组件连接，第一环槽上缠绕有第一绳带，第二环槽上缠绕有第二绳带，第一绳带与背架的上端连接，第二绳带与背架的下端连接。
6.根据权利要求4所述的应用在背包上的振动能采集装置，其特征在于，直流发电机上连接有惯性件。
7.根据权利要求6所述的应用在背包上的振动能采集装置，其特征在于，惯性件为空心圆柱体。
8.根据权利要求1所述的应用在背包上的振动能采集装置，其特征在于，背包与背架之间连接有弹性带。
9.根据权利要求8所述的应用在背包上的振动能采集装置，其特征在于，弹性带的个数为2～3个。
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|---|---|---|---|---|
| CN112128071A (zh) * | 2020-10-14 | 2020-12-25 | 南京邮电大学 | 柔性发电装置及应用该装置的发电背包 |
| CN112914223A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-08 | 湖南工程学院 | 准零刚度人体运动能量采集背包 |
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| CN113437833A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-09-24 | 军事科学院系统工程研究院军需工程技术研究所 | 一种负重发电装置的相位控制方法 |
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2018
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