一种行走激励的携带式自发电充电器

本发明属新能源，具体涉及一种行走激励的携带式自发电充电器。

背景技术：

1、手机、定位跟踪、导航系统等通讯与信息类电子产品已经成为人们出行必备装备，在乘坐各类载运工具及各种徒步出行场合都有广泛应用，如野外勘探与探险、边防巡查、旅游及老人与儿童定位跟踪等场合。目前，所有的手机、定位跟踪及导航系统还是由电池供电的，电池电量耗尽且不能得到及时补充时定位跟踪与导航系统将无法正常使用，不便于出行者迷路或失联的自救和被救、甚至将造成不可挽回的生命与财产损失。旅游、探险及地质考察等野外环境中遇险人员因信息中断而不能得到及时救助的情况也时有发生。因此，急需开发具有自发电功能的便携微电源十分必要，将其置于鞋、护膝及背包上，等通过行走运动能发电，从而实现运动发电及便携式电子产品的实时供电。

技术实现思路

1、本发明提出一种行走激励的携带式自发电充电器，由换能器和激励器构成，换能器和激励器分别安装在两只鞋、两只护膝或两条腿上；如，换能器和激励器分别置于鞋体侧面的口袋中，或换能器和激励器分别经绑带系在两只脚脖上，或换能器和激励器分别经绑带系在腰带和手臂上。

2、激励器由护套和定磁体构成，定磁体为长方体、圆柱体或球体，定磁体的磁极连线位于水平面内；定磁体的磁极沿纵向配置或横向配置，纵向磁极和横向磁极分别表示磁极连线方向与激励器运动方向平行和垂直；激励器含有多个定磁体时，各定磁体沿纵向即激励器的运动方向排列，纵向磁极的定磁体的磁极配置方式相同、横向磁极的定磁体的磁极配置方式相反。

3、换能器由护罩、框架、电路板、线圈及动磁体构成，线圈及动磁体构成发电单元；电路板上设有能量收集、能量管理及能量存储单元。

4、本发明中，护罩、框架及护套均由非铁磁性材料制成，所述非铁磁性材料包括不锈钢、铝合金等金属或高分子塑料等。

5、护罩的罩侧壁和罩顶壁构成罩腔，罩侧壁上设有usb接口，罩腔的端口处设有罩环板；电路板经螺钉安装在罩侧壁的内侧，电路板置于罩腔内。

6、框架的架底壁上设有与其垂直的架腔壁，架底壁与架腔壁构成架腔，架腔的横截面为圆形、方形或长方形，架腔的端口外侧设有架环板，架环板、架底壁及架腔壁构成架环槽。

7、罩环板经螺钉或卡扣安装在架底壁上，架腔壁置于罩腔的内部，架环板顶靠在罩顶壁上；架腔壁上安装有线圈，线圈经缠绕的方法安装在架腔壁上，线圈置于架环槽内；架腔内安装有动磁体，动磁体位于线圈内部，架腔壁将线圈和动磁体隔开；动磁体为球状或圆柱状，动磁体在架腔内可自由滚动；动磁体为圆柱状时，动磁体的磁极沿径向分布、架腔的横截面为方形或长方形，动磁体的轴向与线圈的轴线垂直，动磁体的轴线位于铅垂面内，线圈的轴线位于水平面内。

8、本发明中，激励器和换能器经口袋或绑带分布固定到两只鞋、两只护膝或两条腿上、腰带和手臂上，激励器和换能器靠近安装，动磁体和定磁体靠近安装，如二者靠接两腿的内侧安装；动磁体和定磁体的几何中心位于同一水平面上，圆柱状的动磁体的轴线位于铅垂面内，定磁体的磁极连线位于水平面内。

9、行走及摆臂时，换能器和激励器的在行进方向上交替地靠近与分离，定磁体经磁耦合作用力给动磁体施加转动力矩，动磁体受转动力矩作用后在架腔内往复地滚动，动磁体的磁极及穿过线圈的磁场强度交替地变化，线圈切割磁力线并将机械能转换成电能，所生成的电能经导线输送到电路板，电能经转换处理后供给存储或输出。

10、本发明中，为获得较佳的发供电能力，线圈与动磁体的参数关系为：λ=l/d=2±1，δ=t/d=0.6±0.4，η=w/d=2.25±0.75,β=h/d=1.3±0.7, 其中，d为球状和圆柱状动磁体的直径，l为圆柱状动磁体的长度，t、w和h分别为线圈的壁厚、径向宽度和高度，线圈的径向宽度是指线圈沿动磁体径向的宽度；δ、η和β分别为线圈壁厚比、线圈宽度比和线圈高度比，δ、η和β统称为线圈参数比。

11、本发明中，发供电能力采用输出功率比加以评价，输出功率比是指不同结构参数时所得功率与其最大值之比，所述输出功率为开路电压与短路电流的乘积。

12、本发明中，非行走及摆臂状态下，可通过手持摆动使换能器和激励器相对运动发电。

13、现有电磁发电利用位于线圈体外的运动磁体改变磁场强度使线圈切割磁力线发电，与之不同，本发明中发电装置利用定磁体迫使线圈内部动磁体的滚动改变磁场方向与强度，从而使线圈切割磁力线发电，定磁体所产生的磁场强度较小，定磁体的功能是驱动动磁体转动并改变磁极方向和磁场强度；动磁体在线圈内部滚动过程中，磁场强度最大时的磁场方向与线圈的轴线平行，磁极变化引起的线圈内磁场变化梯度大且每激励一次时动磁体产生滚动多周、线圈多次切割磁力线，故发电能力强，输出电压高、电量大。

14、优势与特色：利用行走时的肢体运动或手动发电，发电装置结构简单且可靠性高，一次激励可实现多次切割磁力线发电且磁力线梯度变化快，发电量电量大、输出电压高。

技术特征：

1.一种行走激励的携带式自发电充电器，由换能器和激励器构成，激励器由护套和定磁体构成，换能器由护罩、框架、电路板、线圈及动磁体构成，电路板上设有能量收集、能量管理及能量存储单元，护罩的罩侧壁和罩顶壁构成罩腔，罩腔的端口处设有罩环板；框架的架底壁上设有架腔壁，架底壁与架腔壁构成架腔，架腔的横截面为圆形、方形或长方形，架腔的端口外侧设有架环板；罩环板装在架底壁上，架环板顶靠在罩顶壁上；架腔壁上装有线圈，架腔内安装有动磁体，动磁体位于线圈内部，架腔壁将线圈和动磁体隔开，动磁体为球状或圆柱状，其特征在于：动磁体的磁极沿径向分布，圆柱状动磁体的轴向与线圈的轴线垂直；激励器和换能器靠近安装在身体上，行走时换能器和激励器的在行进方向上交替地靠近与分离，定磁体给动磁体施加转动力矩，动磁体在线圈内滚动且其使磁极翻转，线圈切割磁力线并将机械能转换成电能。

2.根据权利要求1所述的一种行走激励的携带式自发电充电器，其特征在于：动磁体和定磁体的几何中心位于同一水平面上，圆柱状的动磁体的轴线位于铅垂面内，定磁体的磁极连线位于水平面内。

3.根据权利要求1所述的一种行走激励的携带式自发电充电器，其特征在于：激励器和换能器经口袋或绑带分布固定到两只鞋、两只护膝或两条腿上、腰带和手臂上，激励器和换能器靠近安装。

技术总结
本发明涉及一种行走激励的携带式自发电充电器，属新能源与电器领域。由换能器和激励器构成，激励器由护套和定磁体构成，换能器由护罩、框架、电路板、线圈及动磁体构成，电路板上设有能量收集、能量管理及能量存储单元，护罩的罩侧壁和罩顶壁构成罩腔，罩腔端部设有罩环板；框架的架底壁上设有架腔壁，架底壁与架腔壁构成架腔，架腔的端口外侧设有架环板；罩环板装在架底壁上，架环板顶在罩顶壁上；架腔壁上装有线圈，架腔内装有动磁体，动磁体位于线圈内，架腔壁将线圈和动磁体隔开；激励器和换能器靠近装在肢体上，行走时，换能器和激励器交替地靠近与分离，定磁体给动磁体施加转动力矩，动磁体往复滚动，线圈切割磁力线发电。

技术研发人员：阚君武,何晨阳,杨健文,吴文超,陈澳楠,吴鸣,曾平,程光明
受保护的技术使用者：浙江师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17