偏心慣性輪發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】一種體積小、能量使用效率高、機(jī)械式的偏心慣性輪發(fā)電裝置，主要包括平面渦卷彈簧、半圓形慣性輪、主軸1、主軸2、超越離合器、線圈、磁極、電刷、電容組。本裝置采用偏心輪隨慣性作用轉(zhuǎn)動(dòng)的工作原理，其核心部分是半圓偏心輪以及平面渦卷彈簧，利用偏心輪質(zhì)量中心與偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心不重合的特點(diǎn)在擺動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)其轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)線圈切割磁力線產(chǎn)生電流?；趹T性輪的轉(zhuǎn)動(dòng)以及結(jié)構(gòu)的高靈敏度和高能量利用率，同時(shí)考慮到整個(gè)結(jié)構(gòu)的獨(dú)立性與封閉性，本發(fā)電裝置可實(shí)現(xiàn)隨身攜帶使用以及適應(yīng)于多種環(huán)境時(shí)，如潮濕環(huán)境下的手臂擺動(dòng)時(shí)能量的收集與發(fā)電，無(wú)需對(duì)設(shè)備進(jìn)行專門的充電操作。
【專利說(shuō)明】偏心慣性輪發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種微型發(fā)電裝置，特別是針對(duì)于可隨身攜帶的偏心慣性輪結(jié)構(gòu) 發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代文明對(duì)自然界各個(gè)人類未知領(lǐng)域的探索，以及電能的普遍使用的大背景 下。發(fā)電設(shè)備在探險(xiǎn)活動(dòng)與日常生活中的運(yùn)用得到了越來(lái)越多的廣泛關(guān)注。如深海探險(xiǎn)、 地下探險(xiǎn)活動(dòng)的照明設(shè)備，以及在惡劣條件下軍隊(duì)行軍過(guò)程的通訊設(shè)備電源等。目前，常用 的軍隊(duì)行軍電源、戶外供電設(shè)備供給以及一般探險(xiǎn)活動(dòng)中的照明設(shè)備電源普遍采用的是太 陽(yáng)能發(fā)電、手搖發(fā)電以及特殊功能材料發(fā)電等。可是由于材料成本限制，以及對(duì)環(huán)境的適應(yīng) 能力上存在較大問(wèn)題，例如對(duì)地下、深海進(jìn)行的探險(xiǎn)活動(dòng)無(wú)法進(jìn)行對(duì)陽(yáng)光等采集，同時(shí)手搖 發(fā)電的使用并不是很方便，需要專門對(duì)其進(jìn)行手搖充電操作，而特殊功能材料只限于使用 在少數(shù)特殊領(lǐng)域，且存在制造難度大，穩(wěn)定性不足，重復(fù)性差，成本又高這種種問(wèn)題。開(kāi)發(fā)一 種低成本、使用方便、可隨身攜帶、可適應(yīng)多種環(huán)境、性能優(yōu)異的微型發(fā)電裝置具有良好的 應(yīng)用前景。由于機(jī)械式發(fā)電設(shè)備、機(jī)械式能量轉(zhuǎn)換設(shè)備較其他同類型設(shè)備性能穩(wěn)定、使用壽 命長(zhǎng)、性能優(yōu)異。近些年，國(guó)內(nèi)外研究人員始終對(duì)機(jī)械式發(fā)電設(shè)備進(jìn)行研究。而同時(shí)，微型 的蓄能設(shè)備的研制也已逐步成熟，其研究發(fā)展為隨身攜帶的微型發(fā)電裝置的研發(fā)提供了新 的機(jī)遇。憑借微型蓄能設(shè)備研究發(fā)展，如超級(jí)電容組的研發(fā)成功，為可以制作出性能穩(wěn)定， 結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，壽命長(zhǎng)，輕便、可隨身攜帶的微型發(fā)電裝置提供了保證。但是從目前可檢 索的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料中可以看出，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有實(shí)用性的微型、可隨身攜帶的，適用于多種環(huán) 境下的機(jī)械式發(fā)電設(shè)備研制成功，因此研制一款可隨身攜帶以及帶有短時(shí)電量存儲(chǔ)設(shè)備的 微型偏心慣性輪發(fā)電裝置具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了設(shè)計(jì)一種可隨身攜帶的電源收集設(shè)備，本發(fā)明提供了一項(xiàng)偏心慣性輪發(fā)電裝 置，采用的是慣性輪由于慣性作用實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的工作原理，其核心部分是慣性輪以及平面渦 卷彈簧由于外界振動(dòng)或者擺動(dòng)所帶動(dòng)設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)收集能量，再通過(guò)各種機(jī)械結(jié)構(gòu)將能量 進(jìn)行轉(zhuǎn)換收集。利用慣性輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的性質(zhì)，產(chǎn)生電能 并通過(guò)電容組對(duì)切割磁感線所產(chǎn)生的電能進(jìn)行收集。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:偏心慣性輪發(fā)電裝置由慣性輪能量 收集裝置、勢(shì)能-電能能量轉(zhuǎn)換裝置、電能收集裝置三部分組成，主要包括平面渦卷彈簧、 半圓形慣性輪、主軸1、主軸2、超越離合器、線圈、磁極、電刷、電容組、螺母、導(dǎo)線。
[0005]所述慣性輪能量收集裝置由半圓形慣性輪、平面渦卷彈簧、超越離合器、主軸1、螺 母組成。其特征在于，所述半圓形慣性輪通過(guò)螺母與主軸I相連接，用于對(duì)外界振動(dòng)、擺動(dòng) 多余能量的收集。所述主軸I再通過(guò)超越離合器與平面渦卷彈簧相連接，可以實(shí)現(xiàn)單向轉(zhuǎn) 動(dòng)能量的收集，不會(huì)因?yàn)橹鬏SI與慣性輪的逆向轉(zhuǎn)動(dòng)而釋放已收集的能量。所述能量收集裝置整體實(shí)現(xiàn)密封，可盡可能減小環(huán)境因素的影響，可適用于多種惡劣環(huán)境，如潮濕、鹽堿 環(huán)境。
[0006]所述勢(shì)能-電能轉(zhuǎn)換裝置由轉(zhuǎn)換裝置和傳遞電路組成，主要包括主軸2、線圈、磁 極、電刷、電路導(dǎo)線。所述主軸2連接能量收集裝置，將平面渦卷彈簧所收集的能量傳遞至 線圈帶動(dòng)線圈整體轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)線圈切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，將勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能。所述電 刷連接感應(yīng)線圈，直接產(chǎn)生直流電流。
[0007]所述電能收集裝置由電能傳遞電路以及電容組組成，主要包括電容組、導(dǎo)線。所述 電容組具有在給定電位差下，有存儲(chǔ)電荷的作用，用電容組作為短時(shí)電能存儲(chǔ)設(shè)備，可使得 設(shè)備可更易達(dá)到微型化。當(dāng)勢(shì)能-電能轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的直流電傳遞至并聯(lián)電容組，可達(dá)到 短時(shí)間存儲(chǔ)電能的作用，在平面渦卷彈簧所存儲(chǔ)的能量消耗完畢而外界也沒(méi)有振動(dòng)能量輸 入時(shí)，可持續(xù)供電一段時(shí)間。
[0008]本發(fā)明偏心慣性輪發(fā)電裝置采用的是慣性輪由于慣性作用實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的工作原理， 其核心部分是慣性輪由于外界振動(dòng)或者擺動(dòng)所帶動(dòng)設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，利用慣性輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng) 導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的性質(zhì)，產(chǎn)生電能并通過(guò)電容組對(duì)切割磁感線所產(chǎn)生的電 能進(jìn)行收集?；趹T性輪裝置的穩(wěn)定性，此偏心慣性輪發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長(zhǎng)，可 適應(yīng)多種環(huán)境。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0010]圖1為發(fā)明偏心慣性輪發(fā)電裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]本圖中1.半圓形慣性輪，2.平面渦卷彈簧，3.主軸1，4.超越離合器，5.線圈，
6.磁極，7.電刷，8.主軸2，9.電容組，10.電源輸出接口。
[0012]圖2為本發(fā)明偏心慣性輪發(fā)電裝置的偏心慣性輪示意圖:
[0013]本圖中0為圓心，M為慣性輪質(zhì)量中心。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，本發(fā)明偏心輪慣性發(fā)電裝置，主要包括平圓形慣性輪(1)，平面渦卷 彈簧⑵，主軸I⑶，超越離合器(4)，線圈(5)，磁極(6)，電刷(7)，主軸2⑶電容組(9)， 電源輸出接口(10)。
[0015]工作時(shí)，將整個(gè)設(shè)備固定在手臂或者其他振動(dòng)源上，當(dāng)外界有能量輸入，慣性輪
(I)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)主軸1(3)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)超越離合器(4)與平面渦卷彈簧(2)相連接，主軸1(3) 只將單向運(yùn)動(dòng)傳遞至平面渦卷彈簧(2)，彈簧蓄能并通過(guò)主軸2 (8)將能量傳遞至線圈(5)， 切割磁極(6)所產(chǎn)生的磁力線輸出產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過(guò)導(dǎo)線傳遞至電容組(9)進(jìn)行暫時(shí)存 儲(chǔ)，再逐步將電能傳遞至電源輸出接口(10)
[0016]圖2所示，本實(shí)發(fā)明偏心慣慣性輪發(fā)電裝置的偏心慣性輪示意圖，0為圓心，M為慣 性輪質(zhì)量中心。當(dāng)外界有振動(dòng)輸入時(shí)，慣性輪(I)由于慣性作用，質(zhì)量中心M與圓心0不重 合，慣性輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)平面渦卷彈簧(2)進(jìn)行蓄能，之后再通過(guò)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程轉(zhuǎn)換為電能。
【權(quán)利要求】
1.設(shè)計(jì)一項(xiàng)偏心慣性輪發(fā)電裝置，其特征在于，主要包括半圓形慣性輪(I)，平面渦卷彈簧⑵，主軸I⑶，超越離合器(4)，線圈(5)，磁極(6)，電刷(7)，主軸2⑶電容組(9)，電源輸出接口(10)等。
2.如權(quán)利要求1所述，基于偏心慣性輪發(fā)電裝置，其特征在于，主軸1(3)與平面渦卷彈簧(2)通過(guò)超越離合器(4)連接，當(dāng)半圓形慣性輪(I)正轉(zhuǎn)時(shí)可帶動(dòng)平面渦卷彈簧(2)收緊，實(shí)現(xiàn)蓄能。而半圓形慣性輪(I)由于受外界慣性作用進(jìn)行反轉(zhuǎn)時(shí)不對(duì)平面渦卷彈簧(2)進(jìn)行作用，保證平面渦卷彈簧(2)不會(huì)無(wú)故釋放已蓄積的能量。
3.如權(quán)利要求1所述，基于偏心慣性輪發(fā)電裝置，其特征在于:所述主軸2(8)連接線圈(5)，平面渦卷彈簧(2)所蓄積的勢(shì)能帶動(dòng)主軸2(8)以及線圈(5)切割磁極(6)所產(chǎn)生的磁力線；以此產(chǎn)生電流。
4.如權(quán)利要求1所述，基于偏心慣性輪發(fā)電裝置，其特征在于:線圈(5)切割磁極(6)所產(chǎn)生的磁力線所產(chǎn)生的電流，通過(guò)多個(gè)電容并聯(lián)而成的電容組(9)進(jìn)行蓄能，不僅可以實(shí)現(xiàn)較大量的蓄能，在半圓形慣性輪(I)未能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)或蓄能彈簧(2)釋放出所行所蓄積的能量之后仍可實(shí)現(xiàn)短時(shí)間的供電，可實(shí)現(xiàn)供電的平穩(wěn)，保護(hù)用電設(shè)備，同時(shí)此能量蓄集設(shè)備可盡量減輕設(shè)備重量。
5.如權(quán)利要求1所述，基于偏心慣性輪發(fā)電裝置，其特征在于:設(shè)備整體結(jié)構(gòu)，包括能量收集裝置以及能量轉(zhuǎn)換裝置可實(shí)現(xiàn)密封設(shè)計(jì)，設(shè)備結(jié)構(gòu)主要以機(jī)械結(jié)構(gòu)為主，可靠性較強(qiáng)，經(jīng)久耐用。由于設(shè)備除電源輸出接口(10)外均可實(shí)現(xiàn)密封設(shè)計(jì)，可適用于多種環(huán)境下使用，如可在潮濕、鹽堿環(huán)境下使用。
6.如權(quán)利要求1所述，基于偏心慣性輪發(fā)電裝置，其特征在于:半圓形慣性輪(I)主要運(yùn)用偏心輪質(zhì)量中心與轉(zhuǎn)動(dòng)中心不一致的特點(diǎn)，可以吸收外界擺動(dòng)以及振動(dòng)時(shí)的多余能量，同時(shí)可通過(guò)調(diào)節(jié)線圈大小以及慣性輪大小等方式調(diào)節(jié)裝置所能收集的能量范圍，包括隨手臂擺動(dòng)時(shí)的多余能量收集或者大型設(shè)備使用過(guò)程中的振動(dòng)能量收集，無(wú)需對(duì)設(shè)備進(jìn)行專門的充電操作。
【文檔編號(hào)】H02K7/02GK103573571SQ201210253830
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月19日
【發(fā)明者】胡林強(qiáng), 孫明禮, 樊凱凱, 黃妍, 付皇峰, 呂曉鋒, 張廣, 陳麗娜 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)