CN220156352U - 一种人体振动能量俘获装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种人体振动能量俘获装置，包括外壳和均位于外壳内的磁铁、转轴、卷簧和线圈，所述转轴的两端通过轴承安装于外壳上；所述磁铁的中心固定于所述转轴上，所述磁铁的转动直径大于等于外壳内部空间直径的二分之一，所述卷簧的外端与外壳固定、内端与转轴固定；所述线圈布置在所述外壳内部，所述磁铁的转动范围与线圈适配以构成自发电模块，所述线圈引出有输出端口，所述输出端口位于外壳的内部或外部。该人体振动能量俘获装置对于振动能量的俘获效率更高、可用于微型低功耗电子设备供电。
Description
技术领域
本实用新型涉及振动能量收集技术领域，具体的说，涉及了一种人体振动能量俘获装置。
背景技术
振动能量收集由于结构简单、清洁环保和易于微型化等诸多优点，受到了广大学者和企业的关注，它不同于化学电池，属于更为绿色的清洁能源，且能够适用于无线技术和微机电技术下的特殊环境供能需求，具有广泛的应用前景。
目前针对振动能量收集的研究领域有海洋波动振动发电、公路振动发电、机械振动能量发电、人体振动能量发电等，可以减少电子设备对电池等能源的消耗实现能源的自供给，是一种具有长远发展的获取能源的方法。
其中，关于人体振动能量发电类别中，主要以人体的自然活动所导致的振动能量收集为主，因此此类设备通常设计的体积相对小巧，可以应用于低功耗电子设备的能源供给，如救援用PGS、电子手表等设备，都可以由振动能量发电取代化学电池发电，降低对化学电池的续航依赖。
目前主流的人体振动能量收集技术，多采用压电形式进行采集，压电方式主要是以压电片的弯曲变形作为发电来源，但是压电片的弯曲方向通常固定，而人体的运动通常被认为是随意而无规律的，会导致压电形式所能获取的能量有限。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种用于低功耗电子设备供电、振动能量获取效率高的一种人体振动能量俘获装置。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种人体振动能量俘获装置，包括外壳和均位于外壳内的磁铁、转轴、卷簧和线圈，所述转轴的两端通过轴承安装于外壳上；所述磁铁的中心固定于所述转轴上，所述磁铁的转动直径大于等于外壳内部空间直径的二分之一，所述卷簧的外端与外壳固定、内端与转轴固定；所述线圈布置在所述外壳内部，所述磁铁的转动范围与线圈适配以构成自发电模块，所述线圈引出有输出端口，所述输出端口位于外壳的内部或外部。
基上所述，所述磁铁呈至少两片结构的扇叶状固定于所述转轴上。
基上所述，构成所述磁铁的单片扇叶的重心位于扇叶的外端。
基上所述，所述外壳包括圆形端盖和圆形凹槽，所述卷簧安装于圆形凹槽中，所述线圈安装在圆形凹槽的底部。
基上所述，所述转轴顶端的轴承固定于圆形端盖上，所述转轴的顶端与配合的轴承为可拆卸连接关系。
基上所述，所述线圈的输出端口位于外壳的底端。
基上所述，所述外壳的材质为塑料。
基上所述，所述磁铁的重量占装置总重量的至少二分之一。
基上所述，所述线圈的直径为外壳内部空间直径的至少三分之二。
本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型具有以下优点：
1.该装置利用人体移动过程中带来的不定向振动，促使磁铁随转轴旋转，旋转的动作又与卷簧发生相抵触的作用力，使得卷簧在磁铁转动作用力消退后提供动力，促使磁铁反向转动，充分的利用人体的振动能量；磁铁转动与线圈作用，导致线圈内磁通量持续变化，进而实现能源的供给。
2.该装置不仅包括磁铁，还包括卷簧，其目的是为了避免仅包括磁铁的情况下，对于人体振动能量的捕获能力有限，旋转过程不稳定的情况，有卷簧的情况下，磁铁在高速转动后停滞或不规则转动后停滞或缓速转动后停滞等任何转动形式停滞后，都会有一段被卷簧推动下的稳定转动状态，改状态是相对稳定的，对于发电而言效率会更高。
3.磁铁采用扇叶形，一方面利用了空气动力学原理，另一方面，由于扇叶结构的重心靠外，在振动发生时，更容易促使磁铁发生旋转。
附图说明
图1是本实用新型中人体振动能量俘获装置的结构示意图。
图2是本实用新型中人体振动能量俘获装置去除端盖的结构示意图。
图3是本实用新型中人体振动能量俘获装置去除端盖的俯视图。
图中：1.外壳；2.磁铁；3.转轴；4.卷簧；11.圆形端盖；12.圆形凹槽。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
如图1-图3所示，一种人体振动能量俘获装置，包括外壳1和均位于外壳1内的磁铁2、转轴3、卷簧4和线圈（图中未画出）。
其中，本实施例中的外壳1为空心圆柱壳体，包括圆形端盖11和圆形凹槽12，两者扣合形成外壳，材质为塑料，内部空间用于安装其它零部件，以及提供磁铁2旋转的空间。
所述转轴3的两端通过轴承安装于外壳1上，作为磁铁2和卷簧4转动的中心。所述转轴3顶端的轴承固定于圆形端盖上，所述转轴的顶端与配合的轴承为可拆卸连接关系，以方便拆装该装置。
所述磁铁3整体呈至少两片结构的扇叶状，本实施例中为两片扇叶，两片扇叶的中心固定于所述转轴3上，所述磁铁的转动直径大于等于外壳内部空间直径的二分之一，构成所述磁铁3的单片扇叶的重心位于扇叶的外端，所述磁铁的重量占装置总重量的至少二分之一。
这种结构的好处在于：扇叶结构在转动过程中具有更好的空气动力，另一方面扇叶结构的外端结构体积更大，重心靠外，偏心结构显著，在人体的不规则振动作用下，可以轻易的发生旋转。
所述卷簧4的外端与外壳1固定、内端与转轴3固定，卷簧4的主要作用是在磁铁3转动的驱动力结束后，提供复位的反作用力，在反作用力的推动下，使卷簧4做相对规则的转动。
所述线圈布置在所述外壳1内部，本实施例中设置在凹槽12的底端，所述线圈的直径为外壳内部空间直径的至少三分之二，可以充分的与磁铁进行相互作用，使得所述磁铁的转动范围与线圈适配以构成自发电模块，所述线圈引出有输出端口，所述输出端口位于外壳的内部或外部，本实施例中，所述线圈的输出端口位于外壳的底端。
工作原理：
人体的移动过程，实质上是某种意义上的振动发生过程，但是该过程通常是不规律的，故而设计本案中的旋转结构，除了与转轴平行方向上的力以外，都可以提供旋转动力，因此可以提高对振动的利用率。
人体的振动发生过程由于随机性，振动幅度也不尽相同，因此对于该装置而言，磁铁的运动必然包括两个阶段：第一个阶段，受到人体振动影响产生转动，转动的瞬时速度和整体时间受振动幅度的影响而不同，与此同时，卷簧收缩或扩展，也受人体振幅的影响而不同；第二个阶段，磁铁受卷簧恢复力的趋势转动，该过程由于主要依赖卷簧作用力，转速的变化相对稳定，瞬时速度间的差异更小更平滑。
因此，第二阶段相对第一阶段而言，磁铁和线圈所构建的自发电模块的运行更加稳定，这也是卷簧存在的主要意义。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
Claims (1)
1.一种人体振动能量俘获装置，其特征在于：包括外壳和均位于外壳内的磁铁、转轴、卷簧和线圈，所述转轴的两端通过轴承安装于外壳上；所述磁铁的中心固定于所述转轴上，所述磁铁的转动直径大于等于外壳内部空间直径的二分之一，所述卷簧的外端与外壳固定、内端与转轴固定；所述线圈布置在所述外壳内部，所述磁铁的转动范围与线圈适配以构成自发电模块，所述线圈引出有输出端口，所述输出端口位于外壳的内部或外部，所述磁铁呈至少两片结构的扇叶状固定于所述转轴上，构成所述磁铁的单片扇叶的重心位于扇叶的外端，所述外壳包括圆形端盖和圆形凹槽，所述卷簧安装于圆形凹槽中，所述线圈安装在圆形凹槽的底部，所述转轴顶端的轴承固定于圆形端盖上，所述转轴的顶端与配合的轴承为可拆卸连接关系，所述线圈的输出端口位于外壳的底端，所述外壳的材质为塑料，所述磁铁的重量占装置总重量的至少二分之一，所述线圈的直径为外壳内部空间直径的至少三分之二。
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- 2023-03-10 CN CN202320451678.6U patent/CN220156352U/zh active Active
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