專利名稱：便攜式電子設(shè)備的基于旋轉(zhuǎn)慣性塊的增速發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種供電裝置，尤其是便攜電子設(shè)備的發(fā)電裝置。
技術(shù)背景便攜式電子設(shè)備如手機(jī)、PDA、 MP3已被廣泛使用。它們一般采用電池供 電，但它們只能在電池有電的時候才能使用。在無法充電的場合如野外等， 若正好電池沒電將造成很大不便。專利200320108024提出了一種內(nèi)置式太 陽能手機(jī)充電裝置，該裝置利用光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，但當(dāng)手機(jī)裝 在口袋或在夜晚，該充電裝置無法工作。專利200420000836提出了一種手 機(jī)應(yīng)急充電器，該充電器采用齒輪傳動帶動發(fā)電機(jī)，而人通過拉扣帶動齒輪 運(yùn)動；專利200320103286提出了一種手搖式發(fā)電機(jī)，該裝置通過手搖帶動 齒輪傳動機(jī)構(gòu)，進(jìn)而帶動發(fā)電機(jī)，這些方法采用齒輪與發(fā)電機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 體積龐大，其發(fā)電需要人做特定的運(yùn)動，增加了人的負(fù)擔(dān)。該裝置與便攜電 子設(shè)備不能做成一體，攜帶不方便。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是解決便攜電子設(shè)備充電裝置工作場合受限 或結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、與電子設(shè)備不能做成一體等缺點(diǎn)，提供一種利用人 體日常行為產(chǎn)生能量，體積小，能與電子設(shè)備做成一體或便于人體攜帶的發(fā) 電裝置，可有效延長便攜電子設(shè)備的一次充電工作時間；在電池能量耗盡的 情況下，通過人體的特定行為，滿足便攜電子設(shè)備短時間工作的要求。技術(shù)方案是采用慣性發(fā)電原理，由可自由運(yùn)動的慣性塊和線圈組成發(fā)電 裝置，通過人體運(yùn)動使得慣性塊與線圈之間獲得相對運(yùn)動，從而使線圈的磁 通發(fā)生改變，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。通過從人體運(yùn)動獲得能量，為便攜電子 設(shè)備提供或補(bǔ)充電能，延長便攜電子設(shè)備一次充電的使用時間；由于人體的 運(yùn)動大多都是加減速運(yùn)動，因此本發(fā)明可安裝在足部、手部，或攜帶身上， 體積小巧，在任何場合均可用。本發(fā)明由慣性轉(zhuǎn)子、齒輪增速機(jī)構(gòu)和直流發(fā)電機(jī)組成。慣性轉(zhuǎn)子由框架 和偏心扇形慣性塊組成，框架為中心連有三根桿的圓盤結(jié)構(gòu)，中心處有孔， 通過軸承與軸連接，三根桿將慣性轉(zhuǎn)子的圓盤面等分為三份，其中一個盤面 內(nèi)鑲有偏心扇形慣性塊，慣性轉(zhuǎn)子圓盤外部邊緣有齒，因此慣性轉(zhuǎn)子也可認(rèn)4為是一個齒輪。慣性轉(zhuǎn)子的框架的材料可采用鋁合金或工程塑料，偏心扇形 慣性塊的材料可采用鐵或鉛。齒輪增速機(jī)構(gòu)為兩級齒輪傳動，由第一增速齒 輪、第二增速齒輪、第三增速齒輪組成，慣性轉(zhuǎn)子與第一增速齒輪嚙合，第 一增速齒輪與第二增速齒輪剛性連接，第二增速齒輪與第三增速齒輪嚙合， 第三增速齒輪齒輪固連在直流發(fā)電機(jī)的軸上。第一增速齒輪、第二增速齒輪、 第三增速齒輪的材料可以是鋁合金或塑料。直流發(fā)電機(jī)為圓盤形，軸上裝有 齒輪，外圈為定子永磁極，內(nèi)圈為轉(zhuǎn)子線圈，通過電刷輸出直流電。當(dāng)慣性轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，外部邊緣的齒帶動齒輪增速機(jī)構(gòu)，齒輪增速機(jī)構(gòu)再 帶動直流發(fā)電機(jī)的軸，這樣，直流發(fā)電機(jī)就會產(chǎn)生電能。增大齒輪增速機(jī)構(gòu) 的轉(zhuǎn)速可以提高直流發(fā)電機(jī)的輸出，進(jìn)而提高能量轉(zhuǎn)換效率。由于直流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生直流電壓，因此無需整流電路，將輸出電壓通過二 極管接到便攜電子設(shè)備的電池上即可，如需調(diào)節(jié)電壓，則將發(fā)電裝置的輸出與BOOST直流直流變換電路或者電荷泵轉(zhuǎn)換電路相連。BOOST直流變換電路是發(fā)電裝置的輸出經(jīng)整流后輸出至電容，變?yōu)槊} 動直流，再通過電感、開關(guān)器件和肖特基二極管組成的升壓電路對電壓進(jìn)行 提升，采用電壓反饋調(diào)節(jié)開關(guān)器件占空比以保持輸出電壓的穩(wěn)定。提升后的 輸出電壓對便攜電子設(shè)備的電池進(jìn)行充電。電荷泵變換電路是發(fā)電裝置的輸出經(jīng)整流后輸出至電容，變?yōu)槊}動直流，再通過電荷泵變換電路對電壓進(jìn)行提升，電荷泵變換電路利用外接電容 實(shí)現(xiàn)對輸入電壓的提升。提升后的輸出電壓對便攜電子設(shè)備的電池進(jìn)行充 電。本發(fā)明可與便攜電子設(shè)備做成一體，也可做成可拆卸的方式在需要的 時候與便攜電子設(shè)備安裝在一起，不需要的時候拆下來。將發(fā)電裝置與便攜 電子設(shè)備一體化有利于人體攜帶，人攜帶或使用便攜電子設(shè)備的過程中就可 為便攜電子設(shè)備充電，延長便攜電子設(shè)備使用時間。在無法得到外部電源的 場合，如在野外，通過搖動便攜電子設(shè)備即可滿足短時使用的要求。發(fā)電裝 置可與便攜電子設(shè)備做成一體，也可作為便攜電子設(shè)備的選配件，在需要的 時候安裝在便攜電子設(shè)備上。本發(fā)明可安裝在足部，比較合適的位置是鞋的上表面，人體行走時足部 有急劇的加減速運(yùn)動，發(fā)電裝置則可充分利用吸收能量。由于足部運(yùn)動劇烈， 安裝空間有限，為避免引線過長，則將便攜電子設(shè)備安裝在人的小腿部，這 樣，人行走或跑步時就可對便攜電子設(shè)備充電。本發(fā)明還可安裝在手提袋上，特別是女士出門一般要帶一手提袋，將該 裝置裝在手提袋上，該裝置具有充電接口輸出。便攜電子設(shè)備平時不用放在 手提袋內(nèi)時就接在充電接口上，既起到了固定作用也可充電，這樣女士提著手提袋出門時即可對手機(jī)進(jìn)行充電。采用本發(fā)明可取得以下技術(shù)效果本發(fā)明所述發(fā)電裝置體積小巧，結(jié)構(gòu)簡單，利用人體日常行為獲得能量， 既可與電子設(shè)備做成一體，也可與電子設(shè)備分開；既可延長便攜電子設(shè)備一 次充電的使用時間，也可在電子設(shè)備電池能量耗盡的情況下，滿足便攜電子 設(shè)備短時間工作的要求。


圖l是本發(fā)明前視圖；圖2是本發(fā)明展開剖面圖；圖3是BOOST直流直流變換電路；圖4是電荷泵變換電路；圖5是本發(fā)明與便攜電子設(shè)備做成一體示意圖； 圖6是本發(fā)明與便攜電子設(shè)備拆分、組合示意圖； 圖7是本發(fā)明利用足部能量的安裝方式示意圖；圖8是本發(fā)明裝在女士手提袋上的示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的前視圖，圖2是本發(fā)明展開剖面圖。本發(fā)明 由慣性轉(zhuǎn)子17、齒輪增速機(jī)構(gòu)和直流發(fā)電機(jī)22組成。慣性轉(zhuǎn)子17由框架和 偏心扇形慣性塊18組成，框架為中心連有三根桿的圓盤結(jié)構(gòu)，中心處有孔， 通過軸承30與軸31連接，三根桿將慣性轉(zhuǎn)子17的圓盤面等分為三份，其 中一個盤面內(nèi)鑲有偏心扇形慣性塊18，慣性轉(zhuǎn)子17圓盤外部邊緣有齒，因 此慣性轉(zhuǎn)子17也可認(rèn)為是一個齒輪。慣性轉(zhuǎn)子17的框架的材料可采用鋁合 金或工程塑料，偏心扇形慣性塊18的材料可采用鐵或鉛。齒輪增速機(jī)構(gòu)為 兩級齒輪傳動，由第一增速齒輪19、第二增速齒輪20、第三增速齒輪21組 成，慣性轉(zhuǎn)子17與第一增速齒輪19嚙合，第一增速齒輪19與第二增速齒 輪20剛性連接，第二增速齒輪20與第三增速齒輪21嚙合，第三增速齒輪 齒輪21固連在直流發(fā)電機(jī)22的軸上。第一增速齒輪19、第二增速齒輪20、 第三增速齒輪21的材料可以是鋁合金或塑料。直流發(fā)電機(jī)22為圓盤形，通 過電刷輸出直流電。當(dāng)慣性轉(zhuǎn)子17旋轉(zhuǎn)時，外部邊緣的齒帶動齒輪增速機(jī) 構(gòu)，齒輪增速機(jī)構(gòu)再帶動直流發(fā)電機(jī)22的軸，這樣，直流發(fā)電機(jī)22就會產(chǎn) 生電能。齒輪增速機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)速增大以提高直流發(fā)電機(jī)的輸出，進(jìn)而提高能量 轉(zhuǎn)換效率。由于直流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生直流電壓，因此無需整流電路，將輸出電壓 通過二極管接到便攜電子設(shè)備的電池上即可，如需調(diào)節(jié)電壓，則將發(fā)電裝置 的輸出與BOOST直流直流變換電路或者電荷泵轉(zhuǎn)換電路相連。圖3是B00ST直流變換電路，發(fā)電裝置的輸出經(jīng)整流后輸出至電容，變?yōu)槊}動直流，再通過電感、開關(guān)器件和肖特基二極管組成的升壓電路對電壓 進(jìn)行提升，采用電壓反饋調(diào)節(jié)開關(guān)器件占空比以保持輸出電壓的穩(wěn)定。提升 后的輸出電壓對便攜電子設(shè)備的電池進(jìn)行充電。圖4是電荷泵變換電路，發(fā)電裝置的輸出經(jīng)整流后輸出至電容，變?yōu)槊} 動直流，再通過電荷泵變換電路對電壓進(jìn)行提升，電荷泵變換電路利用外接 電容實(shí)現(xiàn)對輸入電壓的提升。提升后的輸出電壓對便攜電子設(shè)備的電池進(jìn)行 充電。如圖5所示，發(fā)電裝置可與便攜電子設(shè)備做成一體，也可如圖6所示， 做成可拆卸的方式，在需要的時候與便攜電子設(shè)備安裝在一起，不需要的時 候拆下來。如圖7所示，發(fā)電裝置可安裝在足部，比較合適的位置是鞋的上表面， 人體行走時足部有急劇的加減速運(yùn)動，發(fā)電裝置則可充分利用吸收能量。由 于足部運(yùn)動劇烈，安裝空間有限，為避免引線過長，則將便攜電子設(shè)備安裝 在人的小腿部，這樣，人行走或跑步時就可對便攜電子設(shè)備充電。發(fā)電裝置還可安裝在手提袋上，如圖8所示。女士出門一般要帶一手提 袋，將該裝置裝在手提袋上，該裝置具有充電接口輸出。便攜電子設(shè)備放在 手提袋內(nèi)，則接上充電接口，這樣女士提著手提袋出門時即可對手機(jī)進(jìn)行充 電。
權(quán)利要求
1.一種便攜式電子設(shè)備的基于旋轉(zhuǎn)慣性塊的增速發(fā)電裝置，其特征在于由慣性轉(zhuǎn)子(17)、齒輪增速機(jī)構(gòu)和直流發(fā)電機(jī)(22)組成；慣性轉(zhuǎn)子(17)由框架和偏心扇形慣性塊(18)組成，框架為中心連有三根桿的圓盤結(jié)構(gòu)，中心處有孔，通過軸承(30)與軸(31)連接，三根桿將慣性轉(zhuǎn)子(17)的圓盤面等分為三份，其中一個盤面內(nèi)鑲有偏心扇形慣性塊(18)，慣性轉(zhuǎn)子(17)圓盤外部邊緣有齒；慣性轉(zhuǎn)子(17)框架的材料采用鋁合金或工程塑料，偏心扇形慣性塊(18)的材料采用鐵或鉛；齒輪增速機(jī)構(gòu)為兩級齒輪傳動，由第一增速齒輪(19)、第二增速齒輪(20)、第三增速齒輪(21)組成，慣性轉(zhuǎn)子(17)與第一增速齒輪(19)嚙合，第一增速齒輪(19)與第二增速齒輪(20)剛性連接，第二增速齒輪(20)與第三增速齒輪(21)嚙合，第三增速齒輪齒輪(21)固連在直流發(fā)電機(jī)(22)的軸上；第一增速齒輪(19)、第二增速齒輪(20)、第三增速齒輪(21)的材料是鋁合金或塑料；直流發(fā)電機(jī)(22)為圓盤形，通過電刷輸出直流電；當(dāng)慣性轉(zhuǎn)子(17)旋轉(zhuǎn)時，外部邊緣的齒帶動齒輪增速機(jī)構(gòu)，齒輪增速機(jī)構(gòu)再帶動直流發(fā)電機(jī)(22)的軸，直流發(fā)電機(jī)(22)產(chǎn)生電能；將輸出電壓通過二極管接到便攜電子設(shè)備的電池上，如需調(diào)節(jié)電壓，則將發(fā)電裝置的輸出與電壓調(diào)節(jié)電路即BOOST直流直流變換電路或者電荷泵轉(zhuǎn)換電路相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的便攜式電子設(shè)備的基于旋轉(zhuǎn)慣性塊的增速發(fā) 電裝置，其特征在于增大齒輪增速機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速可以提高直流發(fā)電機(jī)的輸出，進(jìn)而提高能量轉(zhuǎn)換效率。
3. 如權(quán)利要求1所述的便攜式電子設(shè)備的基于旋轉(zhuǎn)慣性塊的增速發(fā) 電裝置，其特征在于所述BOOST直流變換電路是發(fā)電裝置的輸 出經(jīng)整流后輸出至電容，變?yōu)槊}動直流，再通過電感、開關(guān)器件 和肖特基二極管組成的升壓電路對電壓進(jìn)行提升，采用電壓反饋 調(diào)節(jié)開關(guān)器件占空比以保持輸出電壓的穩(wěn)定，提升后的輸出電壓 對便攜電子設(shè)備的電池進(jìn)行充電。
4. 如權(quán)利要求1所述的便攜式電子設(shè)備的基于旋轉(zhuǎn)慣性塊的增速發(fā) 電裝置，其特征在于所述電荷泵變換電路是發(fā)電裝置的輸出經(jīng) 整流后輸出至電容，變?yōu)槊}動直流，再通過電荷泵變換電路對電 壓進(jìn)行提升，電荷泵變換電路利用外接電容實(shí)現(xiàn)對輸入電壓的提 升，提升后的輸出電壓對便攜電子設(shè)備的電池進(jìn)行充電。
5. 如權(quán)利要求1所述的便攜式電子設(shè)備的基于旋轉(zhuǎn)慣性塊的增速發(fā) 電裝置，其特征在于發(fā)電裝置可與便攜電子設(shè)備做成一體，也可 做成可拆卸的方式在需要的時候與便攜電子設(shè)備安裝在一起， 不需要的時候拆下來。
6. 如權(quán)利要求1所述的便攜式電子設(shè)備的基于旋轉(zhuǎn)慣性塊的增速發(fā) 電裝置，其特征在于發(fā)電裝置安裝在鞋的上表面，便攜電子設(shè)備 安裝在人的小腿部。
7. 如權(quán)利要求1所述的便攜式電子設(shè)備的基于旋轉(zhuǎn)慣性塊的增速發(fā) 電裝置，其特征在于發(fā)電裝置安裝在手提袋上，便攜電子設(shè)備平 時不用放在手提袋內(nèi)時就接在充電接口上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種便攜式電子設(shè)備的基于旋轉(zhuǎn)慣性塊的增速發(fā)電裝置。目的是提供利用人體日常行為產(chǎn)生能量便于人體攜帶的發(fā)電裝置。本發(fā)明由慣性轉(zhuǎn)子、齒輪增速機(jī)構(gòu)和直流發(fā)電機(jī)組成。慣性轉(zhuǎn)子內(nèi)鑲有偏心扇形慣性塊，外部邊緣有齒；齒輪增速機(jī)構(gòu)為兩級齒輪傳動，由一個增速齒輪組成，慣性轉(zhuǎn)子與第一增速齒輪嚙合，第一增速齒輪與第二增速齒輪剛性連接，第二增速齒輪與第三增速齒輪嚙合，第三增速齒輪齒輪固連在直流發(fā)電機(jī)的軸上。當(dāng)慣性轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，外部邊緣的齒帶動齒輪增速機(jī)構(gòu)，齒輪增速機(jī)構(gòu)再帶動直流發(fā)電機(jī)的軸，直流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。本發(fā)明體積小巧，結(jié)構(gòu)簡單，可有效延長便攜電子設(shè)備的一次充電工作時間，且方便攜帶。
文檔編號F03G5/00GK101604880SQ20091013830
公開日2009年12月16日 申請日期2006年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月23日
發(fā)明者單慶曉, 俊 楊, 潘孟春 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)