专利名称：便携式电子设备的基于旋转惯性块的增速发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种供电装置，尤其是便携电子设备的发电装置。
技术背景便携式电子设备如手机、PDA、 MP3已被广泛使用。它们一般采用电池供 电，但它们只能在电池有电的时候才能使用。在无法充电的场合如野外等， 若正好电池没电将造成很大不便。专利200320108024提出了一种内置式太 阳能手机充电装置，该装置利用光伏电池将太阳能转换为电能，但当手机装 在口袋或在夜晚，该充电装置无法工作。专利200420000836提出了一种手 机应急充电器，该充电器采用齿轮传动带动发电机，而人通过拉扣带动齿轮 运动；专利200320103286提出了一种手摇式发电机，该装置通过手摇带动 齿轮传动机构，进而带动发电机，这些方法采用齿轮与发电机，结构复杂， 体积庞大，其发电需要人做特定的运动，增加了人的负担。该装置与便携电 子设备不能做成一体，携带不方便。 发明内容本发明要解决的技术问题是解决便携电子设备充电装置工作场合受限 或结构复杂、体积庞大、与电子设备不能做成一体等缺点，提供一种利用人 体日常行为产生能量，体积小，能与电子设备做成一体或便于人体携带的发 电装置，可有效延长便携电子设备的一次充电工作时间；在电池能量耗尽的 情况下，通过人体的特定行为，满足便携电子设备短时间工作的要求。技术方案是采用惯性发电原理，由可自由运动的惯性块和线圈组成发电 装置，通过人体运动使得惯性块与线圈之间获得相对运动，从而使线圈的磁 通发生改变，线圈产生感应电动势。通过从人体运动获得能量，为便携电子 设备提供或补充电能，延长便携电子设备一次充电的使用时间；由于人体的 运动大多都是加减速运动，因此本发明可安装在足部、手部，或携带身上， 体积小巧，在任何场合均可用。本发明由惯性转子、齿轮增速机构和直流发电机组成。惯性转子由框架 和偏心扇形惯性块组成，框架为中心连有三根杆的圆盘结构，中心处有孔， 通过轴承与轴连接，三根杆将惯性转子的圆盘面等分为三份，其中一个盘面 内镶有偏心扇形惯性块，惯性转子圆盘外部边缘有齿，因此惯性转子也可认4为是一个齿轮。惯性转子的框架的材料可采用铝合金或工程塑料，偏心扇形 惯性块的材料可采用铁或铅。齿轮增速机构为两级齿轮传动，由第一增速齿 轮、第二增速齿轮、第三增速齿轮组成，惯性转子与第一增速齿轮啮合，第 一增速齿轮与第二增速齿轮刚性连接，第二增速齿轮与第三增速齿轮啮合， 第三增速齿轮齿轮固连在直流发电机的轴上。第一增速齿轮、第二增速齿轮、 第三增速齿轮的材料可以是铝合金或塑料。直流发电机为圆盘形，轴上装有 齿轮，外圈为定子永磁极，内圈为转子线圈，通过电刷输出直流电。当惯性转子旋转时，外部边缘的齿带动齿轮增速机构，齿轮增速机构再 带动直流发电机的轴，这样，直流发电机就会产生电能。增大齿轮增速机构 的转速可以提高直流发电机的输出，进而提高能量转换效率。由于直流发电机产生直流电压，因此无需整流电路，将输出电压通过二 极管接到便携电子设备的电池上即可，如需调节电压，则将发电装置的输出与BOOST直流直流变换电路或者电荷泵转换电路相连。BOOST直流变换电路是发电装置的输出经整流后输出至电容，变为脉 动直流，再通过电感、开关器件和肖特基二极管组成的升压电路对电压进行 提升，采用电压反馈调节开关器件占空比以保持输出电压的稳定。提升后的 输出电压对便携电子设备的电池进行充电。电荷泵变换电路是发电装置的输出经整流后输出至电容，变为脉动直流，再通过电荷泵变换电路对电压进行提升，电荷泵变换电路利用外接电容 实现对输入电压的提升。提升后的输出电压对便携电子设备的电池进行充 电。本发明可与便携电子设备做成一体，也可做成可拆卸的方式在需要的 时候与便携电子设备安装在一起，不需要的时候拆下来。将发电装置与便携 电子设备一体化有利于人体携带，人携带或使用便携电子设备的过程中就可 为便携电子设备充电，延长便携电子设备使用时间。在无法得到外部电源的 场合，如在野外，通过摇动便携电子设备即可满足短时使用的要求。发电装 置可与便携电子设备做成一体，也可作为便携电子设备的选配件，在需要的 时候安装在便携电子设备上。本发明可安装在足部，比较合适的位置是鞋的上表面，人体行走时足部 有急剧的加减速运动，发电装置则可充分利用吸收能量。由于足部运动剧烈， 安装空间有限，为避免引线过长，则将便携电子设备安装在人的小腿部，这 样，人行走或跑步时就可对便携电子设备充电。本发明还可安装在手提袋上，特别是女士出门一般要带一手提袋，将该 装置装在手提袋上，该装置具有充电接口输出。便携电子设备平时不用放在 手提袋内时就接在充电接口上，既起到了固定作用也可充电，这样女士提着手提袋出门时即可对手机进行充电。采用本发明可取得以下技术效果本发明所述发电装置体积小巧，结构简单，利用人体日常行为获得能量， 既可与电子设备做成一体，也可与电子设备分开；既可延长便携电子设备一 次充电的使用时间，也可在电子设备电池能量耗尽的情况下，满足便携电子 设备短时间工作的要求。
图l是本发明前视图；图2是本发明展开剖面图；图3是BOOST直流直流变换电路；图4是电荷泵变换电路；图5是本发明与便携电子设备做成一体示意图； 图6是本发明与便携电子设备拆分、组合示意图； 图7是本发明利用足部能量的安装方式示意图；图8是本发明装在女士手提袋上的示意图。
具体实施方式
图1是本发明一种实施例的前视图，图2是本发明展开剖面图。本发明 由惯性转子17、齿轮增速机构和直流发电机22组成。惯性转子17由框架和 偏心扇形惯性块18组成，框架为中心连有三根杆的圆盘结构，中心处有孔， 通过轴承30与轴31连接，三根杆将惯性转子17的圆盘面等分为三份，其 中一个盘面内镶有偏心扇形惯性块18，惯性转子17圆盘外部边缘有齿，因 此惯性转子17也可认为是一个齿轮。惯性转子17的框架的材料可采用铝合 金或工程塑料，偏心扇形惯性块18的材料可采用铁或铅。齿轮增速机构为 两级齿轮传动，由第一增速齿轮19、第二增速齿轮20、第三增速齿轮21组 成，惯性转子17与第一增速齿轮19啮合，第一增速齿轮19与第二增速齿 轮20刚性连接，第二增速齿轮20与第三增速齿轮21啮合，第三增速齿轮 齿轮21固连在直流发电机22的轴上。第一增速齿轮19、第二增速齿轮20、 第三增速齿轮21的材料可以是铝合金或塑料。直流发电机22为圆盘形，通 过电刷输出直流电。当惯性转子17旋转时，外部边缘的齿带动齿轮增速机 构，齿轮增速机构再带动直流发电机22的轴，这样，直流发电机22就会产 生电能。齿轮增速机构将转速增大以提高直流发电机的输出，进而提高能量 转换效率。由于直流发电机产生直流电压，因此无需整流电路，将输出电压 通过二极管接到便携电子设备的电池上即可，如需调节电压，则将发电装置 的输出与BOOST直流直流变换电路或者电荷泵转换电路相连。图3是B00ST直流变换电路，发电装置的输出经整流后输出至电容，变为脉动直流，再通过电感、开关器件和肖特基二极管组成的升压电路对电压 进行提升，采用电压反馈调节开关器件占空比以保持输出电压的稳定。提升 后的输出电压对便携电子设备的电池进行充电。图4是电荷泵变换电路，发电装置的输出经整流后输出至电容，变为脉 动直流，再通过电荷泵变换电路对电压进行提升，电荷泵变换电路利用外接 电容实现对输入电压的提升。提升后的输出电压对便携电子设备的电池进行 充电。如图5所示，发电装置可与便携电子设备做成一体，也可如图6所示， 做成可拆卸的方式，在需要的时候与便携电子设备安装在一起，不需要的时 候拆下来。如图7所示，发电装置可安装在足部，比较合适的位置是鞋的上表面， 人体行走时足部有急剧的加减速运动，发电装置则可充分利用吸收能量。由 于足部运动剧烈，安装空间有限，为避免引线过长，则将便携电子设备安装 在人的小腿部，这样，人行走或跑步时就可对便携电子设备充电。发电装置还可安装在手提袋上，如图8所示。女士出门一般要带一手提 袋，将该装置装在手提袋上，该装置具有充电接口输出。便携电子设备放在 手提袋内，则接上充电接口，这样女士提着手提袋出门时即可对手机进行充 电。
权利要求
1.一种便携式电子设备的基于旋转惯性块的增速发电装置，其特征在于由惯性转子(17)、齿轮增速机构和直流发电机(22)组成；惯性转子(17)由框架和偏心扇形惯性块(18)组成，框架为中心连有三根杆的圆盘结构，中心处有孔，通过轴承(30)与轴(31)连接，三根杆将惯性转子(17)的圆盘面等分为三份，其中一个盘面内镶有偏心扇形惯性块(18)，惯性转子(17)圆盘外部边缘有齿；惯性转子(17)框架的材料采用铝合金或工程塑料，偏心扇形惯性块(18)的材料采用铁或铅；齿轮增速机构为两级齿轮传动，由第一增速齿轮(19)、第二增速齿轮(20)、第三增速齿轮(21)组成，惯性转子(17)与第一增速齿轮(19)啮合，第一增速齿轮(19)与第二增速齿轮(20)刚性连接，第二增速齿轮(20)与第三增速齿轮(21)啮合，第三增速齿轮齿轮(21)固连在直流发电机(22)的轴上；第一增速齿轮(19)、第二增速齿轮(20)、第三增速齿轮(21)的材料是铝合金或塑料；直流发电机(22)为圆盘形，通过电刷输出直流电；当惯性转子(17)旋转时，外部边缘的齿带动齿轮增速机构，齿轮增速机构再带动直流发电机(22)的轴，直流发电机(22)产生电能；将输出电压通过二极管接到便携电子设备的电池上，如需调节电压，则将发电装置的输出与电压调节电路即BOOST直流直流变换电路或者电荷泵转换电路相连。
2. 如权利要求1所述的便携式电子设备的基于旋转惯性块的增速发 电装置，其特征在于增大齿轮增速机构的转速可以提高直流发电机的输出，进而提高能量转换效率。
3. 如权利要求1所述的便携式电子设备的基于旋转惯性块的增速发 电装置，其特征在于所述BOOST直流变换电路是发电装置的输 出经整流后输出至电容，变为脉动直流，再通过电感、开关器件 和肖特基二极管组成的升压电路对电压进行提升，采用电压反馈 调节开关器件占空比以保持输出电压的稳定，提升后的输出电压 对便携电子设备的电池进行充电。
4. 如权利要求1所述的便携式电子设备的基于旋转惯性块的增速发 电装置，其特征在于所述电荷泵变换电路是发电装置的输出经 整流后输出至电容，变为脉动直流，再通过电荷泵变换电路对电 压进行提升，电荷泵变换电路利用外接电容实现对输入电压的提 升，提升后的输出电压对便携电子设备的电池进行充电。
5. 如权利要求1所述的便携式电子设备的基于旋转惯性块的增速发 电装置，其特征在于发电装置可与便携电子设备做成一体，也可 做成可拆卸的方式在需要的时候与便携电子设备安装在一起， 不需要的时候拆下来。
6. 如权利要求1所述的便携式电子设备的基于旋转惯性块的增速发 电装置，其特征在于发电装置安装在鞋的上表面，便携电子设备 安装在人的小腿部。
7. 如权利要求1所述的便携式电子设备的基于旋转惯性块的增速发 电装置，其特征在于发电装置安装在手提袋上，便携电子设备平 时不用放在手提袋内时就接在充电接口上。
全文摘要
本发明公开了一种便携式电子设备的基于旋转惯性块的增速发电装置。目的是提供利用人体日常行为产生能量便于人体携带的发电装置。本发明由惯性转子、齿轮增速机构和直流发电机组成。惯性转子内镶有偏心扇形惯性块，外部边缘有齿；齿轮增速机构为两级齿轮传动，由一个增速齿轮组成，惯性转子与第一增速齿轮啮合，第一增速齿轮与第二增速齿轮刚性连接，第二增速齿轮与第三增速齿轮啮合，第三增速齿轮齿轮固连在直流发电机的轴上。当惯性转子旋转时，外部边缘的齿带动齿轮增速机构，齿轮增速机构再带动直流发电机的轴，直流发电机产生电能。本发明体积小巧，结构简单，可有效延长便携电子设备的一次充电工作时间，且方便携带。
文档编号F03G5/00GK101604880SQ20091013830
公开日2009年12月16日 申请日期2006年5月23日 优先权日2005年9月23日
发明者单庆晓, 俊 杨, 潘孟春 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学