专利名称：体能发电电池的制作方法
技术领域：
本实用新型提供一种可以广泛使用的集机电为一体的利用人的体能发电并积蓄电能的“永久”使用型电池，它可以充分利用人们进行体育运动、锻炼身体时的能量发电，也可以在休闲娱乐时，摆动手腕、手臂的力发电并积蓄电能，以提供给人们方便使用，并用于取代一些电子产品中使用的常规化学能源电池。当今的人类社会，面临着一个如何“节能环保”保护地球的巨大课题。世界范围内，获取“绿色”能源技术创新的竞争，“你追我赶”，产生了各种各样的不同于传统能源的利用技术。那么这些“方兴末艾”的技术属于什么范畴呢？有人定义为“超常规能源利用技术”。本实用新型利用人的体能发电、蓄电，不同于传统的能源利用技术，它属于“超常规能源技术”的领域。
背景技术：
目前，人们利用各种型号的电池为电源的电子产品日益增多。换言之，使用和更换的电池也日益增多，这些电池绝大多数又都属于化学能，这也就明确地告诉人们，更换电池要加大开支，化学能的电池处置困难，严重污染环境，不省钱、不环保。本实用新型技术提供的体能发电电池，利用电磁感应原理捕获人体能量发电并积蓄，既经济又环保，可谓“一劳永益”、“有百利而无一害”。
发明内容本实用新型的目的，是为了节能、环保，提倡“低碳生活”，旨在挖掘人类社会生产、 生活活动尚未加以利用的潜能，特设计了可以发电并蓄电的“体能发电电池”。人们在锻炼身体时，有时摆动双臂，有时跳动，这就产生了一个往复运动的力。人类社会生产、生活活动中，类似这样的力有很多很多，它们等待人们去充分开发利用，去实现“绿色能源收获”。我们要大力提倡“低碳生活”，就要从一点一滴做起，去节能环保，去实现保护地球的宏伟目标和理想。为此，本技术提供一种不使用化学能的电池，只是利用人们摆动双臂、手腕和跳动时所产生的往复运动力，带动电磁感应装置发电、并通过电子元器件实现蓄积电能的体能发电电池。体能发电电池内的电磁感应发电装置内的永磁体具有排气管和喷嘴，不同于常规的导电线圈内置永磁体，且它的整流滤波电容器是空心的，是位于包容电磁感应发电装置的骨架管之外的，不同于常规的“实心”电容器。它是针对市售的大号、 五号、七号等电池的长条形和狭小的安装空间而设计的。体能发电电池要方便人们用以取代化学能电池，关键在于体能发电电池在外形、长短、直径、大小等方面要与化学能电池一样标准化。比如我们测量市售的“南孚”电池1. 5V的，五号直径为14mm，长为50. 4mm ；七号直径10. 3mm，长44. 4mm，(可能不同品牌的电池有极微小的公差)。这就规定了体能发电电池的体积、形状、大小必须与化学能电池一致，一致了才能方便使用。比如电视摇控器，有使用五号电池的，有使用七号电池的，用一样型号、一样大小的体能发电电池可方便替换摇控器电池，无需为了使用“绿色能源”电能而更换另一种带体能发电结构的摇控器(有关报导称国外研发了一种可按压发电的电视摇控器，这是一种趋势，但若以这样的方式更换现有的摇控器，其损失浪费是巨大的)。本实用新型的主要技术内容见说明书附图。
图1 图中的14为体能发电电池的总装骨架管，其上设置了导电线圈隔A4、B7、 C12，将骨架管分为了三个安装空间，在骨架管两端安装空间各绕上一个导电线圈绕组，即导电线圈A5和导电线圈B13，并将其串连为一个导电通路，以增加导电线圈的圈数，保证能产生足够的感应电压，在骨架管内装入两端安装有缓冲构件并开有排气管和喷嘴的永磁体6 (简称永磁体6，下同)，用手指姆指和中指攝封堵住骨架管两端口，左右摆动，永磁体6 在管内往复运动很顺畅快速，其磁力线切割导电线圈产生交流电。若将永磁体6取出替换上末开有排气管的同样大小的永磁体，操作同前述，则明显感到永磁体在管内往复运动不顺畅。这是什么原因？道理很简单，永磁体在密封的骨架管内往复运动，相当于空压机的活塞，它两端都承受了一个压缩空气的作用力，为了克服这个问题，市售的手摇发电电筒在筒内壁上设置了一定数量的凹凸条，用以消除永磁体两端的空气阻力，但这样势必加大了永磁体磁力线最强部位与导电线圈的间距，影响其功力的最大发挥。另一方面，这样的设置在手摇电筒筒壁可制作得很厚的情况才可行，而在五号、七号电池这样的“方寸”之间是不可能做到的。解决的办法一是将骨架管密封为真空的，这样作势必加大成本，不可取；二是利用空气动力学原理，将永磁体两端粘牢缓冲塑胶垫，并沿轴向中心开孔成为排气管，并在排气管两端的开口处，处理制作为内壁光滑的渐缩式喷嘴(见图1灰色部份)，这样，当永磁体6在骨架管内往复运动时，被压缩的空气在一瞬间通过排气管，经由喷嘴快速喷出，产生一个不小的推力，这个推力是和“空心”的永磁体6的往复运动频率成正比的，而作用于 “实心”的永磁体的推力，则和永磁体往复运动的频率成反比(速度越快、空气产生的阻力越大)。此外，物体运动速度，还有一个初速度、加速度、惯性力的关系问题，如果一个物体运动的轨道很短，一起动就停止了，就显现不出加速度和惯性力来，如果其运动轨道较长，加速度和惯性力就能充分发挥作用，因此我们要尽可能减少电子元器件在骨架管内占据的空间，使永磁体6作往复运动的轨道尽可能加长。为此，我们将占据空间较大的滤波电解电容器分解开来，将铝箔和绝缘纸一层一层缠绕在骨架管外，成为一种新的产品——“空心电容器”，如图1中的8所示，即缠绕在骨架管外的滤波电容Cl。安装在骨架管外的电子元件还有图1中的9、10所示的稳压兼指示灯的VD1、VD2两个发红光的贴片式发光二极管和贴片式隔离二极管VD3。用两个发红光的VD贴片串连，可获稳压3V的效果，用一个白光、或兰光、或绿光的可获稳压2. 5V的效果，用一个红光的可获稳压1. 5V的效果(这些都是由发光二极管的特性曲线与稳压管非常相似，其正相压降约为1.5-3V而产生的效果，它还具有发光可作指示灯的功能)，而隔离二极管VD3，则是为了防止已充了电的法拉级蓄电电容C2的电流回流而无功损耗了。因此可方便稳压，和截留住蓄积的电能。故可将体能发电电池制作成多种电压规格的产品。而图1中的2所示的全桥整流堆和17所示的蓄电和兼电池负极底座的法拉级电容C2，选用目前市售的贴片式和纽扣式的，其体积都不能安装在骨架管外(受电池直径限制)，只能安装在骨架管两端开口处，这样一方面可减小永磁体6运动到端口附近时被电子产品电池盒内具有磁感应性的金属簧片的磁感应吸引力，否则永磁体6 和具有磁感应性的金属簧片牢牢相吸，无法作往复运动。同时，也可以利用蓄电和兼电池负极底座的法拉级电容C2的负极作为封装体能发电电池的负极底座，与电池盒内的负极输入弹簧相匹配。而与电池盒内的正极输入金属片相匹配的则是图1中1所示的正极帽盖，它由没有磁感应性的导电金属材料冲压制作，与从蓄电和兼电池负极底座的法拉级电容C2 的正极脚上引出的导线连结、封装在安装有全桥整流堆的骨架管(14) 一端的另一端口上。 我们在安装蓄电和兼电池负极底座的法拉级电容C2和全桥整流堆时，还要先加装上缓冲构件A和B，即图1中的3和15，以减小永磁体6的撞击力。缓冲构件可以是磁感性极弱的金属宝塔式弹簧(它压缩后可以只有制作它的金属丝直径大小的厚度，不占据厚的空间)、 可以是橡胶海棉材料垫片、可以是具有弹性的塑胶材料簧片、可以是充气胶垫等。上述各种配件安装好后，按图5所示线路图连接好各电子元器件，多余的线头收到骨架管上空档格内，灌胶封填为一个整体，然后套装上如图1中的16所示的封装外套(用透明、半透明的热缩管封装)，用手握住体能发电电池摆动发电、蓄电，当发光二极管亮起来时即可使用了。现据说明书附图， 将其发电、蓄电原理和如何利用叙述如下图1中，骨架管(14)的内径略大于永磁体(6)，两者如同气缸和活塞的关系，即不能过紧密，又不能过松动，永磁体(6)能顺畅往复活动即为最佳配合。我们用手摇动体能发电电池，永磁体(6)不断在外力作用下作往复运动，不断压缩骨架管(14)两端的腔室内的空气，又不断将一端被施压的空气经过排气管和喷嘴向另一端由永磁体(6)迅速移动占位性空间的改变而产生的负压区喷射，极尽所能地帮助外力作用发挥最大的推力，加快往复运动的速度。磁力线切割导电线圈的速度决定了在单位时间内通过导电线圈的磁通量的大小是正比例关系。单位时间内经过导电线圈的磁通量大，产生的电流就大。外力作用不断， 永磁体(6)往复运动不断，所产生的电流不断。加之我们所选用的蓄电器件是很环保的法拉级电容(超级电容)，没有化学型蓄电池在微弱电流下充不上电的缺点。这样，在一个“方寸”之间的五号、七号体能发电电池体内，我们就实现了可用于整流、滤波、稳压并可蓄积使用的电能。本实用新型的积极效果本技术充分挖掘开发利用“绿色”能源，特别是集娱乐活动、锻炼身体和以“点滴式”的方法收获能源为一体，蓄积利用人们生产、生活活动中尚未广泛开发利用的潜能，既方便利用，又节能环保，对创建和谐社会，节约型社会，提倡“低碳生活”和保护地球都具有积极的作用。它既丰富人们的物质文体生活，又方便携带，为人们日益频繁的外出活动提供了可靠的“绿色”体能备电源——体能发电电池；它可以减少使用污染破坏环境的化学电池，同时又能激励人们进行抛手、跑步运动，即使是休闲看电视都可以随意轻松地摆动遥控器发电、蓄电，一切都在不影响使用者的健康和正常生活之中不经意间进行，这既锻炼了身体和休闲娱乐了，又节约了开支，很环保，实现“低碳生活”。
图1体能发电电池正剖面图2体能发电电池外观图3体能发电电池外观左视图图4体能发电电池外观右视图图5电子元器件装配线路图图中序号说明(1)正极帽盖，⑵全桥整流堆，(3)缓冲构件A，(4)导电线圈隔A，(5)导电线圈 A，(6)两端安装有缓冲构件并开有排气管和喷嘴的永磁体，(7)导电线圈隔B，(8)缠绕在骨架管外的滤波电容Cl，(9)稳压兼指示灯VD1，(10)稳压兼指示灯VD2，(11)隔离二极管 VD3, (12)导线线圈隔C，(13)导电线圈B，(14)骨架管，(15)缓冲构件B，(16)封装外套， (17)蓄电和兼电池负极底座的法拉级电容C2。
具体实施方式选用性价比适中的N38型号的钕铁硼超强永磁材料制作图1中所示的永磁体(6)， 选用强度等性能优良、摩擦系数小的塑料，如聚酰胺(尼龙)制作图1中14所示骨架管。 以制作五号体能发电电池为例永磁体(6)长度为20mm，外径为7. 6mm,内孔径2mm，两端各粘牢一个硅橡胶缓冲垫片，厚度为2mm，外径和内孔与永磁体的相同，两端的喷嘴最大处口径为5mm，最小处口径为2mm (要从硅橡胶缓冲垫片内孔处开始扩孔，做成深度6mm的渐缩式喷嘴)；骨架管长度为48. 8mm、内径为8mm、壁厚0. 3mm,如图1所示，其上要制作出导电线圈隔，以规范线圈绕组在骨架管上占据的长度为10mm，两端绕组一样，并同处于距骨架管端口 IOmm处，永磁体(6)、骨架(14)制作好后，下面的实施步骤是选用高强度的Φ0.08 左右的漆包铜导线直接在骨架管两端上绕制导电线圈，两端的导电线圈串连相接，各留出的一个引线分别接全桥整流堆(2)的两个交流符号脚，在全桥整流堆上面粘牢安装好缓冲构件(这里选用橡胶海棉)A(3)，同时在全桥整流堆的正极、负极脚上焊接引出导线备用， 然后整体装入骨架管(14)的一端口内用胶封填粘牢(注意两正、负极引出导线要留在管外)；选用Φ8χ6πιπι的16V、220yF铝壳电解电容，拆出内面的铝箔和绝缘纸带(小心保护好正、负极引脚)，将其缠绕在骨架管(14)上靠近导电线圈隔B处，用细线捆住不致松散， 剪掉过长的正、负极引脚，在其余下部分分别焊上全桥整流堆(2)正、负极引出的导线，并连上已串连在一起的两个发红光的贴片式发光二极管，即图1中9、10所示的稳压兼指示灯 VDU VD2 ；选用贴片式隔离二极管VD3 (11)，串连到VDl正极与蓄电和兼电池负极底座的法拉级电容C2(17)的正极连接线中，防止蓄电电容蓄积的电能回流造成无功损耗；选用纽扣式ΦΙΟπιπιχδ. 2mm,5. 5V、0. 33F的蓄电电容作为图1中17所示的蓄电和兼电池负极底座的法拉级电容C2，其正极引脚如前所述已串连上了 VD3(11)的正极，但在其正级引脚上还要焊接导线连接至图1中1所示的正极帽盖上(这根导线不与任何电子元件串连、并连)。在电容C2上正极面粘牢安装好缓冲构件B (15)后装入骨架管(14)的另一端口内齐平用胶封填粘牢。正级帽盖用非磁感应性的铜材、铝材等冲压制作，其形状可如草帽状，最后将它与蓄电和兼电池底座的法拉级电容C2(17)分别装到骨架管(14)的两端内用胶粘牢固定， 但一定要注意，法拉级蓄电电容的负级要向外，兼作体能发电电池的负极底座，好方便与电子产品用具上的电池盒负极输入弹簧相匹对；最后，用封装材料(最好是透明的或半透明的热缩管)作体能发电电池封装外套，即图1中16所示的封装外套(在封装之前要用透明胶来将骨架管上的空档处填实，使之成为一个完整的园柱体)。这样，一个体能发电电池就制作完成了，用手摇动即可发电、蓄电，发光二极管发亮了，表示电压已达3V左右，可以使用了。但是还有一个问题需要解决，即普遍的电子产品用具一般都是用两个1.5V的电池， 一个体能发电电池怎么装入其电池盒中使用呢？我们只好另外做一个“空壳电池”(“空壳电池”内只有一根金属导线)，用以配对装入电池盒使用(若用两个1. 5V体能发电电池装入电池盒内使用，因永磁体相互吸引，不能作往复运动的)。
权利要求1.一种体能发电电池，该电池由正极帽盖(1)、全桥整流堆(2)、缓冲构件A(3)、导电线圈隔A(4)、导电线圈A(5)、两端安装有缓冲构件并开有排气管和喷嘴的永磁体(6)、导电线圈隔B(7)、缠绕在骨架管外的滤波电容Cl (8)、稳压兼指示灯VDl (9)、稳压兼指示灯 VD2(10)、隔离二极管VD3(11)、导电线圈隔C(12)、导电线圈B(13)、骨架管(14)、缓冲构件 B(15)、封装外套(16)、蓄电和兼电池负极底座的法拉级电容C2 (17)所组成；在骨架管(14)上，两端绕有导电线圈A(5)和导电线圈B(13)，在两线圈中间骨架管外装有缠绕在骨架管外的滤波电容Cl (8)、用于稳压并作指示灯的稳压兼指示灯VDl (9)和 VD2(10)，在骨架管(14)内装有两端安装有缓冲构件并开有排气管和喷嘴的永磁体(6)，它在骨架管(14)内可往复运动，在骨架管端口，一端用全桥整流堆(2)和缓冲构件A(3)装填齐平端口灌胶封牢，另一端用蓄电和兼电池负极底座的法拉级电容C2(17)和缓冲构件 B(15)装填齐平端口，用胶粘牢；所述导电线圈A(5)和导电线圈B(13)要连接为一个导电通路。
2.根据权利要求1所述的体能发电电池，其特征是缠绕在骨架管外的滤波电容Cl(8) 是空心的。
专利摘要本实用新型提供一种可以广泛使用于遥控器、手电筒、带照明灯的手杖以及只需短暂供电的电子产品的体能发电电池。它是由正极帽盖(1)、全桥整流堆(2)、缓冲构件A(3)、导电线圈隔A(4)、导电线圈A(5)、两端安装有缓冲构件并开有排气管和喷嘴的永磁体(6)、导电线圈隔B(7)、缠绕在骨架管外的滤波电容C1(8)、稳压兼指示灯VD1(9)、稳压兼指示灯VD2(10)、隔离二极管VD3(11)、导电线圈隔C(12)、导电线圈B(13)、骨架管(14)、缓冲构件B(15)、封装外套(16)、蓄电和兼电池负极底座的法拉级电容C2(17)所组成，设置有正极帽盖和负极底座，可为1.5V、3V等各种电压规格的“绿色环保”型电池。它可以在人们休闲娱乐时摔动手臂、摆动手腕、拍打手掌的过程中，收集人的体能转换为电能并加以蓄积，是供人们方便使用的化学能电池。
文档编号H02J7/32GK202183632SQ20112026820
公开日2012年4月4日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者石才俊, 石瑞林 申请人:石才俊, 石瑞林