专利名称：握力健身手电的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种握力健身手电。
目前，公知的手电都是用干电池充当电源的照明器具，由于干电池时常过期，给使用者带来不便，甚至电池漏液造成手电筒的损坏。另外，传统手电只具备照明一种功能，而当前人民的物质文化生活水平不断提高，往往需要一些器物具有小型、多样、多功能的特征。
本实用新型握力健身手电目的是根本上克服传统的用干电池充当电源的手电的上述缺点。本实用新型是一种利用人的手不断往返握动，通过传动装置带动微型电磁感应发电机产生交流电压、点亮小灯泡以作手电的装置。其外壳手握部分具有仿生结构，并分布有光滑纲点状凸起。由于点亮小灯泡时必须手指不断地往返握动，从而还具备一定的健身功能。
由法拉弟电磁感应定律知任何一个回路内磁通量发生变化时，这个回路便会产生感生电动势。如回路是闭合电路，则产生感生电流，感生电动势的大小e＝｜ (dφ)/(dt) ｜式中e为感生电动势，φ为线圈的磁通量，t为时间。本实用新型就是用根据这一定律制造的一微型手握交流发电机充当电源的握力健身手电。除此以外，本实用新型还具有传统手电所不具备的健身功能。中医理论和实践指出人手掌和手指上有众多穴位，本实用新型手电在使用过程中对人手上的许多穴位将起一种按摩刺激作用，从而足使气血津液流畅，可达到疏通经络、调和气血、舒筋健骨之作用。若每天保证左右手分别连续使用10分钟以上，便可以达到健脑益智，增强记忆，消除疲劳的作用。经久使用，更有延年益寿的健身功能。若在手电外壳手握部位分布网点状小凸起，以上健身功能将更加显著。
本实用新型握力健身手电在使用时，握力在1000－1500克之间即能正常发光，手握动时行程距离不大于3cm。故除无手的残疾人、危重病人及手较小的儿童外，一般人都能使用。
本实用新型握力健身手电是这样实现的总装置可分三部分第一是微型电磁感应发电机机芯部分，第二是照明与调焦部分，第三是联接以上两部分的手电外壳部分。现分述如下一、机芯部分机芯由机芯座、微型发电机、传动机构三部分组成。1.机芯座整个微型发电机及传动机构都装配在机芯座上，它是由两块相同形状及大小的玻璃纤维板即所谓基板及三枚两端有内螺扣的钢质固定销所组成。每块基板上分布有如图1的11个通孔。其中孔1、2、3是插固定销用的，孔6、7、8、9是固定发电机铁芯用的，孔4、5、10或11分别是主动齿轮，惯性磁轮，L形曲柄的定位轴孔。固定销两端的螺孔是固定手电壳用的。整个机芯总成体积22×40×82mm。图2是固定钢销图。2、微型发电机它由铁芯、感应线圈、惯性旋转磁轮三部分组成。铁芯是用硅钢片冲制成马蹄形，如图3，中部两边凹进，以容纳感应线圈，铁芯片上孔14、15是穿插固定铁芯本身用的铆钉通孔，孔12、13是穿插将铁芯固定在基板上的铆钉通孔。图4是惯性旋转磁轮，它是用非铁磁质的金属园盘与永久磁铁拼接而成，图中A为永磁体的磁环，B为非铁磁质合金材料的惯性轮，由A、B组成的整个惯性旋转磁轮分上下两层，上面是非铁磁质层，并沿盘面以园心为中心，开有风车形凹槽，下面为永久磁铁层，具有顺盘直径方向放射形闭合磁场。上下两层为一牢固整体，中间固定有钢轴，以穿插在基板上作定轴转动。在基板上装配到位后，惯性旋转磁轮的上部非铁磁质部分在铁芯上部，只有永久磁铁部分嵌入对置铁芯所留的园形空间部位，间隙不大于0.5mm。两组感应线圈以串联形式联接，以提高输出电压。3、传动机构传动机构由一枚L形曲柄，一枚主传动齿轮，一枚副传动齿轮及一枚π形扭矩弹簧组成。L形曲柄见图5，一端有固定钢销，钢销的作用是穿插在基板通孔上以使L形曲柄可作定轴转动。钢销上穿套π形扭矩弹簧，π形扭矩弹簧两侧分别与基板上固定钢销及L形曲柄相扣，见图8，以使L形曲柄保持自然弹出状态。L形曲柄另一端内侧有扇型内齿轮，与主传动轮的小齿轮牙相内啮合。以使曲柄作定轴转动时带动主传动齿轮转动。L形曲柄手握部位有指形凹槽，槽面上可分布有网点状小凸起。主传动齿轮为一双联齿轮块，见图6，齿数少的一侧与L形曲柄相啮合，齿数多的一侧与副传动齿轮相啮合。其轴可穿插在基板通孔上作定轴转动。图7是副传动齿轮，其中心是通孔，以套在惯性旋转磁轮轴上，其下部有一对突起薄片，薄片上嵌有活动离心销，活动离心销的厚度与惯性旋转磁轮上部的风车形凹槽深一致。当副传动齿轮逆时针方向旋转时，活动离心销由离心作用张开，顶住风车形凹槽断面，参见图8机芯装配示意图，以使惯性旋转磁轮一起转动。感应线圈内的磁通量便发生变化，从而产生感生电动势，点亮手电灯泡。当副传动齿轮顺时针方向旋转时，活动离心销将脱离凹槽断面，其虽然也由离心作用张开，但只能沿凹槽脊面滑动，惯性旋转磁轮将由惯性继续朝原方向转动。这里，活动离心销与风车型凹槽组成离心式单向传递机构。图8、图9是机芯装配示意图。图14为整机装置结构图。
二、照明调焦部分此部分有灯泡座、小灯泡、反光碗、玻璃片等组成。图10是用塑料注成的小灯泡座。图中12是支承夹片，以挤插在手电筒壳身上的滑道夹片内，可以前后移动、以调整旋在灯座内小灯泡的位置、实现调焦。小灯泡旋进灯座内，两极与灯座内两铜片相挤压接触从两铜片引出两软导线与发电机相联接。小灯座上的13是调焦纽，小灯座被夹入滑道夹片上后，调焦纽位置刚好微贴着壳身，而伸在壳外，从而人用姆指即可前后轻便拨动，以实现调焦。图11是反光碗，其位在灯座前端，内部呈双曲面状，镀上或喷涂上银白色反光层。底部通孔直径略大于小灯泡外径，以使小灯泡可以自由进出反光碗。反光碗前端配有保护用平板玻璃片。本部分所述反光碗、玻璃片等都镶嵌在手电壳的前端企口槽中由保护套圈得以固定联接。
三、手电外壳部分手电外壳由对称的两片壳身及前端的保护套圈三部分组成。图12是壳身，每个壳身上有3个通孔，用于穿插固定螺栓以旋进机芯上的三根固定钢销的内螺扣中，形成整体。壳身上部手握部分两侧为虎口形弧形，以适应手的握感，弧形部分可分布有小凸起点以在握动过程中增强按摩刺激人手穴位的作用。网状凸起点直径2mm、高1mm、间隔不大于2.5mm。壳的前部内侧四角分布有三角形企口板，以形成企口容纳反光碗及玻璃片。外侧一圈有不连续的四段槽口，以嵌入保护套圈。每个壳的前端上方相应部位开有方形缺口、装配后形成方孔，以容纳小灯座上调焦纽穿出壳身外。此方形缺口下有两突出的滑道夹片以夹住小灯泡座上的两个支承夹片。壳身下方前后相应部位各有一个方形缺口，装配后形成两个方孔以容纳L形曲柄弹出壳身外，并可自由进出壳身。两片壳身对接面光滑平整，内侧有二对定位凸起，以便工业化生产时装配简便迅捷。图13是保护套圈，它与壳身相接处内侧一圈有四段园弧形凸起，以便稍加用力即可压嵌进壳身前端槽中，或拔出壳身。套圈与玻璃相压的一面内圈为斜坡形，以增加前端整体美感。壳身及保护套圈都用塑料注成。
与传统的手电相比，本实用新型握力健身手电具有如下优点1.体积比传统的用两节1号电池的手电小，采用仿生结构，手握感舒适，携带方便；2.用姆指前后拨动调焦纽即可调焦，比传统手电须用两手握住手电旋转才能调焦要迅捷简便；3.不用电池，故绝无传统手电因电池流汤而腐蚀现象发生；4.一次投资，便可经久使用，从常远观点来看，远比传统手电经济实惠；5.使用过程中，具有传统手电不具备的健身功能。特别是外壳上分布有小凸起的，健身功能更强。
各图中长度单位均为mm，各种长度及位置尺寸均如图所示。
图1是玻璃纤维板制做的机芯基板，四周的圆弧型倒角是为了适应在手电壳内的装配，R9倒角端为前端，11个孔以中心纵轴为对称分布，以利于装配，其中孔10若用于穿插L形曲柄固定钢轴，则与其相对的孔11就用作两根细软导线的定位孔，即将感应线圈的两根输出导线穿过此孔后再与灯座相联。图2是固定钢销，两端都是一级阶梯形，其中M3的内螺扣为标准螺纹，螺扣深不小于5mm。图3中所示铁芯是用磁化性能不小于15000高斯低损耗的D2或D3系列0.5mm厚的硅钢片冲压后叠插而成，厚6mm。内弧圆半径12.5，以容纳φ24的磁轮。图4是惯性旋转磁轮，其惯性轮部分采用比重较大的非铁磁质合金制作，风车形凹槽外径17，图中10是凹槽断面，11是凹槽脊面，孔16为配重孔，孔中填补软金属，用于调整轮的动平衡。永磁体轮是用8000高斯以上的永磁材料拼接成四磁极的环形永磁体。图5是用高强度塑料注成的L形曲柄，φ3的通孔是穿插固定钢销用的，左端4mm宽的凸起是限位挡块，其作用是曲柄在弹簧作用下向机身外弹出到一定位置时，挡块将碰上联接两块基板的固定钢销从而终止外出，此位置刚好能最终保持L形曲柄内齿轮牙与主传动齿轮相啮合而不脱离。图6是主传动齿轮，用高强度工程塑料注成。图7是用高强度工程塑料注成的副传动齿轮，图中活动离心销的右端为一斜面，这样在工作中对风车形凹槽断面的推动将是面接触，以提高零件使用寿命。图8是机芯装配图，各零件位置如图。图9是机芯装配散件图，图中1是基板，2是基板固定钢销，3是铁芯，4是惯性旋转磁轮，5是副传动齿轮，6是活动离心销，7是L形曲柄，8是弹簧，9是主传动齿轮。图10是高强度塑料注成的小灯泡座，图中14是耳状挡块，左右各一个，装配到位后，它跟两边外壳距离不大于1.5mm，以防止灯泡座因偶尔因素向两边歪斜。2个扁通孔是用于穿插铜片的。图12是塑料注的手电外壳，上图是内侧面，其中15是滑道夹片，高度10mm，两夹片间距离比灯座上支承夹片的外径小1mm，使两组夹片装配后有一定挤压力。16是三角形企口板。
本实用新型握力健身手电可行性分析本实用新型握力健身手电在使用过程中握力在1000－1500克之间，行程每次3cm，每握动一次约需时间0.5秒，则其输入功率约为0.59－0.88瓦特。由于本机结构简单，只有三对定轴转动的摩擦阻力及二处齿轮啮合处摩擦阻力损耗能量，在摩擦面可涂有润滑剂，以减少阻力，从而本机机械效率较高，可达30％以上，即输出功率可达到0.17－0.26瓦特，点亮一只额定功率为0.24瓦的普通手电灯泡是足够的。本机采用磁感应强度不小于0.8特斯拉的永磁体，组成4磁极的磁轮，这样，磁轮转一周，套在铁芯上的感应线圈内的磁通量变化2周，同相当于提高磁通量变化率，从而提高感生电动势。铁芯采用马蹄形，包围着磁轮，增加了磁通的采集面，使通过感应线圈内部的磁通密度至少增加1倍。每个线圈用35号漆包线绕300匝，两组感应线圈产生的电动势串联输出。主副齿轮角速比17。操作时，在每次0.5秒的握动过程中，压进时间较放松时间长，约为0.2秒压进。每压进一次L形曲柄将带动主传动齿轮旋转一周，从而副传动齿轮旋转7周，其感生电动势的平均值约为1.7伏左右。点亮一个额定电压为2.2伏的手电灯泡不成问题，实践证明用一节1.5伏的干电池给一额定电压为2.2伏的手电灯泡供电，其亮度已可供照明。若提高握动速度则灯泡亮度增强，但由于人手握动频率不会大于4赫兹，从而电压不会超过3伏，小灯泡不会被烧毁。本机副传动齿轮与惯性旋转磁轮之间采用离心销与风车形凹槽组成的离心式单向传递机构，从而在每次手放松的0.3秒时间内靠惯性旋转磁轮的转动动能来发电，达到连续工作的目的。即在手放松的过程中，灯泡仍然被点亮，使照明不间断。本机使用的经久耐用性主要由弹簧寿命决定，采用60号硅锰冷拨弹簧钢丝制作的弹簧在小应力使用状态下，往复寿命达107以上。这相当于每天平均使用20分钟，可用10年以上。
权利要求1.一种由微型电磁感应发电机充当电源的握力健身手电，在塑料手电壳中，微型交流电磁感应发电机与握力传动机构直接相连，发电机的定子线圈与小灯泡直接相连，其特征是微型交流电磁感应发电机采用磁轮旋转、感应线圈不动，传动机构采用单向传递机构，小灯座上有调焦纽，手电外壳上与人手握相接触的部位采用仿生结构并分布有网点状小凸起。
2.按权利要求1所述的握力健身手电，其特征在于微型电磁感应发电机采用惯性旋转磁轮、其两组感应线圈固定不动并串联输出电压。
3.按权利要求1所述的握力健身手电，其特征在于传动机构中采用活动离心销与风车形凹槽相配合的单向传递机构。
4.按权利要求1所述的握力健身手电，其特征在于灯泡座上有调焦纽伸出手电壳身外，灯座上有支承夹片夹在手电壳的滑道夹片内，可前后拨动调焦纽进行调焦。
5.按权利要求1所述的握力健身手电，其特征在于手电壳上手握部位采用仿生结构，上部为虎口形弧状，L型曲柄上与手指相接触的部位有指形凹槽，这两部位都可分布有网点状小凸起，小凸起点直径2mm、高1mm、间隔不大于2.5mm。
专利摘要本实用新型是一种握力健身手电。
本实用新型是一种利用人的手不断往返握动，通过传动装置带动微型电磁感应发电机产生交流电压、点亮小灯泡以作手电的装置。本手电不用任何电池充当电源。其发电机采用惯性旋转磁轮在固定对置的绕有感应线圈的一对马蹄形铁芯中间旋转，根据法拉弟电磁感应定律来发电的。其外壳手握部分具有仿生结构，并可分布有光滑纲点状凸起。由于点亮小灯泡时必须手指不断地往返握动，从而还具备一定的健身功能。
文档编号F21L13/08GK2128989SQ91232529
公开日1993年3月31日 申请日期1991年12月24日 优先权日1991年12月24日
发明者陈金宝 申请人:陈金宝