一种便携发电装置及持续稳定发电的方法与流程

本发明涉及发电装置，特别涉及一种便携发电装置及持续稳定发电的方法。

背景技术：

1、随着可穿戴、携带的智能设备普及，可持续供电就成了一个困扰人们的问题。虽然低功耗芯片、高性能电池极大的缓解了这个问题，但随着人们亲近大自然的兴趣不断提高，户外远足、穿越等活动进一步提升了解决这个问题的紧迫性。

2、人户外运动的目标能量功率约为81w，但只有大约20%用于支持运动，若通过特殊装置收集部分能量，转换为电能，因其不受环境影响，且功率满足智能设备需求，就可以实现持续稳定的电力供应。现有用电磁感应器来捕获动能的方式，虽然取得一定的效果，但因人运动的空间方向随机、频率不固定、加速度时变等特点，导致发电效率不高，难于提供稳定、持续的电力供应。

技术实现思路

1、本发明公开一种便携发电装置及持续稳定发电的方法。所述便携发电装置包括：动能收集机构、定向传动机构、能量积蓄机构、定量释放机构、单向发电机构和外壳。

2、所述动能收集机构包括偏心轮、传动轮；偏心轮与传动轮的主轴连结，同步转动；偏心轮在重力、冲击力等的作用下，围绕主轴做不规则圆周摆动，带动传动轮转动，实现动能的收集。

3、所述定向传动机构包括两个反向的定向轮；两个反向的定向轮交替工作，将不同方向的齿轮转动转换为固定方向的齿轮转动输出。

4、所述定向轮为双层结构，包括内轮、外轮和棘爪；内轮与外轮共轴，都能单独转动；棘爪固定在内轮上；当外轮被棘爪卡住时，外轮与内轮固定，外轮随内轮转动；反之棘爪打滑，外轮就不会随内轮转动；通过调整棘爪的卡抓方向，实现外轮跟随内轮顺时针或逆时针转动；称外轮随内轮逆时针转动的为逆向轮；称外轮随内轮顺时针转动的为顺向轮。

5、所述能量积蓄机构包括恒力弹簧、弹簧主动轮、弹簧从动轮；恒力弹簧一端与弹簧从动轮的中轴咬合，并缠绕在此轴上，处于收缩状态；恒力弹簧的另一端与弹簧主动轮的中轴咬合；弹簧主动轮与弹簧从动轮的轮面处在同一个平面上，二者间用恒力弹簧衔接；弹簧主动轮与弹簧从动轮间隔一定距离，使恒力弹簧处于紧绷状态；弹簧主动轮转动，拉出恒力弹簧缠绕在自己的主轴上，并带动弹簧从动轮转动，实现动能到弹簧势能的积蓄；弹簧从动轮在弹簧势能的作用下，回收恒力弹簧缠绕在自己主轴上，并带动弹簧主动轮转动，释放积蓄的弹簧势能。

6、所述定量释放机构包括比例齿轮、行星齿轮、释放齿轮、固定卡扣、螺旋弹簧和传动轮；比例齿轮与传动轮同步转动；传动轮与行星齿轮的齿圈啮合；比例齿轮与释放齿轮啮合，二者的周长比确定能量积蓄的量值，也就是将多少圈的齿轮转动能量积蓄到恒力弹簧中；释放齿轮、固定卡扣与行星齿轮的行星轮共轴，释放齿轮和行星轮都能单独转动，固定卡扣可滑动；释放齿轮和固定卡扣相邻面采用凹凸结构，在外力下二者可紧贴或分离；固定卡扣轴心和行星齿轮行星轮主轴尾部采用凹凸结构，当凹凸部位结合时，固定卡扣固定行星齿轮行星轮；螺旋弹簧将固定卡扣推离行星轮，并将固定卡扣和释放齿轮压紧，固定卡扣和行星齿轮行星轮的凹凸部分咬合。

7、所述单向发电机构包括定向轮、电机、电力输出接口；定向轮的外轮与电机齿轮啮合，确保电机固定方向转动；电力输出接口与电机正负极相连，实现电力输出。

8、所述外壳用于组装、固定和容纳动能收集机构、定向传动机构、能量积蓄机构、定量释放机构和单向发电机构；可以绑缚在人的小臂、小腿等位置。

9、所述的持续稳定发电的方法，通过收集人体持续不规则运动的动能，定量积蓄、释放弹簧势能，稳定驱动电机发电，其过程如下：

10、1.动能收集机构收集人体不规则运动的动能，将空间方向随机、频率不固定、加速度时变的人体运动，转换为转动方向随机、频率不固定、速度时变的齿轮转动；

11、2.定向传动机构将转动方向随机、频率不固定、速度时变的齿轮转动，转换为转动方向固定、频率不固定、速度时变的齿轮转动；

12、3.能量积蓄机构将定向传动机构的转动方向固定、频率不固定、速度时变的齿轮转动，转换为可随时/持续积累、增量可变的弹簧势能；

13、4.定量释放机构将可随时/持续积累、增量可变的弹簧势能积蓄到固定量后释放；

14、5.能量积蓄机构将固定量的弹簧势能转换为转动能量固定、转速稳定的齿轮转动；

15、6.单向发电机构在一个转动方向上将转动能量固定、转速稳定的齿轮转动，转换为功率稳定、电量固定的电能；

16、7.重复上述步骤1至6，就实现了持续稳定的发电。

技术特征：

1.一种便携发电装置，其特征在于，包括动能收集机构、定向传动机构、能量积蓄机构、定量释放机构、单向发电机构和外壳。

2.如权利要求1所述的动能收集机构，其特征在于，包括偏心轮、传动轮；偏心轮与传动轮的主轴连结，同步转动；偏心轮在重力、冲击力等的作用下，围绕主轴做不规则圆周摆动，带动传动轮转动，实现动能的收集。

3.如权利要求1所述的定向传动机构，其特征在于，包括两个反向的定向轮；两个反向的定向轮交替工作，将不同方向的齿轮转动转换为固定方向的齿轮转动输出。

4.如权利要求3所述的定向轮，其特征在于，为双层结构，包括内轮、外轮和棘爪；内轮与外轮共轴，都能单独转动；棘爪固定在内轮上；当外轮被棘爪卡住时，外轮与内轮固定，外轮随内轮转动；反之棘爪打滑，外轮就不会随内轮转动；通过调整棘爪的卡抓方向，实现外轮跟随内轮顺时针或逆时针转动。

5.如权利要求1所述的能量积蓄机构，积蓄、释放弹簧势能，其特征在于，包括恒力弹簧、弹簧主动轮、弹簧从动轮；恒力弹簧一端与弹簧从动轮的中轴咬合，并缠绕在此轴上，处于收缩状态；恒力弹簧的另一端与弹簧主动轮的中轴咬合；弹簧主动轮与弹簧从动轮的轮面处在同一个平面上，二者间用恒力弹簧衔接；弹簧主动轮与弹簧从动轮间隔一定距离，使恒力弹簧处于紧绷状态。

6.如权利要求5所述的积蓄、释放弹簧势能，其特征在于，弹簧主动轮转动，拉出恒力弹簧缠绕在自己的主轴上，并带动弹簧从动轮转动，实现动能到弹簧势能的积蓄；弹簧从动轮在弹簧势能的作用下，回收恒力弹簧缠绕在自己主轴上，并带动弹簧主动轮转动，释放积蓄的弹簧势能。

7.如权利要求1所述的定量释放机构，具备定量释放机制，其特征在于，包括比例齿轮、行星齿轮、释放齿轮、固定卡扣、螺旋弹簧和传动轮；比例齿轮与传动轮同步转动；传动轮与行星齿轮的齿圈啮合；比例齿轮与释放齿轮啮合；固定卡扣中心与释放齿轮、行星齿轮的行星轮共轴，释放齿轮和行星轮都能单独转动，固定卡扣可滑动；释放齿轮和固定卡扣相邻面采用凹凸结构，在外力下二者可紧贴或分离；固定卡扣轴心和行星齿轮行星轮主轴尾部采用凹凸结构，当凹凸部位结合时，固定卡扣固定行星齿轮行星轮；螺旋弹簧将固定卡扣推离行星轮，并将固定卡扣和释放齿轮压紧，固定卡扣和行星齿轮行星轮的凹凸部分咬合。

8.如权利要求7所述的定量释放机制，其特征在于，由比例齿轮与释放齿轮的周长比确定能量积蓄的量值，也就是将多少圈的齿轮转动能量积蓄到弹簧势能中；比例齿轮转指定圈数后，释放齿轮释放推开固定卡扣，释放行星齿轮行星轮。

9.如权利要求1所述的单向发电机构，其特征在于，包括定向轮、电机、电力输出接口；定向轮的外轮与电机齿轮啮合，确保电机固定方向转动；电力输出接口与电机正负极相连，实现电力输出。

10.如权利要求1所述外壳，其特征在于，组装、固定和容纳动能收集机构、定向传动机构、能量积蓄机构、定量释放机构和单向发电机构；可以绑缚在人的小臂、小腿等位置。

11.持续稳定发电的方法，其特征在于，组合动能收集机制、定向传动机制、能量积蓄机制、定量释放机制和单向发电机制，实现持续收集人体不规则运动的动能，定量积蓄、释放弹簧势能，稳定驱动电机发电。

12.如权利要求11所述动能收集机制，其特征在于，收集人体不规则运动的动能，将空间方向随机、频率不固定、加速度时变的人体运动，转换为转动方向随机、频率不固定、速度时变的齿轮转动。

13.如权利要求11所述定向传动机制，其特征在于，将转动方向随机、频率不固定、速度时变的齿轮转动，转换为转动方向固定、频率不固定、速度时变的齿轮转动。

14.如权利要求11所述能量积蓄机制，其特征在于，将定向传动机构的转动方向固定、频率不固定、速度时变的齿轮转动，转换为可随时/持续积累、增量可变的弹簧势能，并释放出转动能量固定、转速稳定的齿轮转动。

15.如权利要求11所述定量释放机制，其特征在于，将可随时/持续积累、增量可变的弹簧势能积蓄到固定量后释放。

16.如权利要求11所述单向发电机制，其特征在于，只能在一个转动方向上将定量释放、转动能量固定、转速稳定的齿轮转动，转换为功率稳定、电量固定的电能。

技术总结
本发明公开一种便携发电装置及持续稳定发电的方法，包括动能收集机构、定向传动机构、能量积蓄机构、定量释放机构、单向发电机构和外壳。动能收集机构将空间方向随机、频率不固定、加速度时变的人体运动，转换为转动方向随机、频率不固定、速度时变的齿轮转动能量；定向传动机构将能量转换为转动方向固定、频率不固定、速度时变的齿轮转动能量；能量积蓄机构将能量转换为可随时/持续积累、增量可变的弹簧势能，并释放出转动能量固定、转速稳定的齿轮转动能量；定量释放机构将弹簧势能积蓄到固定量后释放；单向发电机构在一个转动方向上将产生功率稳定、电量固定的电能。

技术研发人员：王思淇,王志淋
受保护的技术使用者：王志淋
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27