专利名称：电源装置及通过该电源装置工作的携带式电子机器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种携带式电子机器的电源装置及内装有该电源装置的携带式电子机器。
更详细地说，本发明涉及一种利用自然的或人为的振动能量感应出电能，将该感应电能供给二次电池的感应充电装置。
本发明又是关于将上述感应充电装置和二次电池作为一个单元形成，形成单一的电源模块，将其连接在电子机器上供给稳定电力的电源装置。
另外，本发明是关于利用这样的电源装置工作的携带式电子机器。
特别是，本发明的电源装置作为携带式通信终端装置(例如蜂窝电话、PCS电话等)的供给电源是合适的，但是也不仅限于此。
一般来说，电子机器分为以下两类。
一类是固定在一个地方使用。另一个是不固定在某个地方，使用者可以在携带移动的同时自由使用。
例如，前者包括家用电视机及音响设备等。后者的例子包括蜂窝电话那样的携带式通信终端、笔记本电脑那样的携带式计算机、携带式盒式磁带机、携带式CD唱机等。
最近，这种携带式电子机器的使用有增加的趋势。在这种携带式电子机器中必须有使其工作的电源。
对家用电视这样的固定在一个地方使用的电子产品来说，在其使用地要安装与发电厂配电系统连接的电气设备(插座)，需要时，使用者通过将其电子产品的插头与插座连接，接受电源的供给。
与此相反，携带式电子机器将电池作为主要电源使用。当然，当使用者停留在特定场所时也可以有限地使用上述固定电器设备。
但是，随着不局限于特定场所，使用者在移动地区内可自由使用的需求欲望的增加，同时认识到电池是携带式电子机器的主要电源。
这种电池包括有一次性使用后废弃的电池(例如干电池)以及可以充放电、使用后通过再充电再使用的二次电池(蓄电池)。
最近对二次电池的需要有很大增加。但是对二次电池来说需要另有充电设备，使用者在二次电池已放电时，还必须将其通过充电装置再充电后使用。
迄今所知道的一般充电装置是从固定装设的插座等电器设备接受电源的供给，将其供给二次电池。
但是，这时由于必须将二次电池只在固定的特定场所充电，所以不预先充好电就不能将二次电池用于携带式电子机器上。从而，使用者必须事先经常确认二次电池的容量，预测其更换时期。
如果二次电池的容量确认及更换时期的预测出错，就会产生无法使用携带式电子机器的问题。
尤其是对蜂窝电话那样的携带式通信终端来说，在通话过程中突然二次电池的容量不够了，通话就断了，或者在前一天未充电时，当天就可能不能使用。
从而，期望电源装置能通过自身内部具有发电设备，在使用者移动期间能够经常使二次电池充电。
为适应这种期望，韩国特许出愿第98-12939号中公开了一种电源装置，该装置在蜂窝电话中使用的电池组件上附着太阳电池板，将从太阳电池板产生的电能贮蓄在电池组件内部的二次电池中。
但是，上述的发明对不能有效使用太阳能的环境(例如阴天)及地方(例如室内)存在着不能对二次电池供给电源的问题。
从而，要求电源装置能够从使用者移动产生的例如振动能量或者旋转运动能量那样的自然的动力学运动能量获得电能，并可将该电能作为二次电池的充电用电源使用。
本发明是根据上述的技术需求开发的。
本发明的第1目的是提供能够将通过使用者的活动产生的自然的振动能量作为二次电池的充电用能量使用的电源装置。
本发明的第2目的是提供使用这种电源装置工作的携带式电子机器。
本发明的第3目的是提供即使携带用通信终端装置的二次电池在完全放电的状态的非常时期也能保障最少一次通话以上的蓄电池组件(storage battery)本发明的第4目的是提供采用这种蓄电池组件工作的携带式通信终端装置。
本发明的第5目的是提供将使用者人为的旋转运动能量也可以作为二次电池的充电用能量的电源装置。
本发明的第6目的是提供使其电压电平能适当变化的充电调整电路，以便用自然的或人为的振动能量所产生的感应电动势可以作为二次电池的充电使用。
为达到上述目的，本发明采取以下技术方案一种携带式电源装置，其特征在于包括外壳；安装在上述外壳内的感应电动势产生装置，该感应电动势产生装置由以下部分构成磁通产生装置、与上述磁通产生装置进行电磁耦合的线圈、及通过加到上述外壳的外部运动使上述磁通产生装置和上述线圈相互间进行相对运动的运动装置；安装在上述外壳内的充电调整电路，该充电调整电路对由上述感应电动势产生装置所产生的感应电动势进行升压或整流，使之变换为适合于供给外部电路的状态。
所记载的携带式电源装置，其特征在于在上述外壳内包括收容上述感应电动势产生装置和充电调整电路的第一存放室及收容二次电池的第二存放室；
上述充电调整电路和二次电池相互间进行电气连接。
所记载的携带式电源装置，其特征在于上述运动装置由将外部运动持续变换为振动的弹性构件及通过该弹性构件可自由运动地收容在上述第一存放室的运动构件构成。
所记载的携带式电源装置，其特征在于在上述第一存放室的两内壁上设有固定着多个磁通产生装置的支撑板，上述线圈按一定的圈数卷绕在运动构件上附着的多个线圈架上；上述线圈架和磁通产生装置分别相互对向配置，随着运动构件的振动而进行变近、变远的相对运动。
所记载的携带式电源装置，其特征在于在上述第一存放室中收容有为了在其内部槽中另外存放感应电动势产生装置的附属盒；上述磁通产生装置是磁铁，上述运动装置是设置在上述磁铁两端，并使磁铁可自由振动地固定在内部槽内的螺旋弹簧；上述线圈卷绕在线圈架上，该线圈架收容上述磁铁长度方向的一部分；这样，通过由外部运动引起的螺旋弹簧的弹性，使上述磁铁相对于线圈架做往复振动。
所记载的携带式电源装置，其特征在于在上述附属盒的内部槽内，串行配置多个由磁铁、螺旋弹簧、线圈架构成一组的感应电动势产生装置。
所记载的携带式电源装置，其特征在于在上述外壳中包括为收容上述磁通产生装置、线圈及运动装置的存放室；上述运动装置由将外部运动持续变换为振动的弹性构件、及通过该弹性构件可运动自如地放置在上述存放室内的运动构件构成；在上述运动构件的内部安装有相互间可电气连接的上述二次电池和充电调整电路。
所记载的携带式电源装置，其特征在于在上述存放室的两个内壁上设有为固定多个绕有线圈的线圈架的支撑板，在上述运动构件上附着有多个磁通产生装置；上述线圈架和磁通产生装置分别对向配置，通过运动构件的振动相互之间进行变近、变远的相对运动。
一种携带式电源装置，其特征在于包括适合携带的外壳；在该外壳的内部装有感应电动势产生装置和充电调整电路；上述感应电动势产生装置包括磁通产生装置、与上述磁通产生装置电磁耦合的线圈、通过加在上述外壳上的外部运动使上述磁通产生装置和上述线圈相互间相对运动的运动装置；上述充电调整电路使由上述感应电动势产生装置所产生的感应电动势升压或整流，变换为适合供给外部电路的状态；在上述外壳的外侧形成电气连接装置，其将上述充电调整电路输出的充电电压供给外部的蓄电池；因此，通过将上述电气连接装置单纯连结到与外壳分离存在的携带式电子机器的蓄电池上就可进行蓄电池的充电。
所记载的携带式电源装置，其特征在于上述充电调整电路包括将上述感应电动势产生装置输出的感应交流电压变换为直流电压的整流电路；将被整流的直流电压的电平升压到适合供给外部电路电平的升压电路；用于暂时贮存被升压的电压，并将其适当供给二次电池或外部电路的贮存用超级电容器。
所记载的携带式电源装置，其特征在于为了防止因二次电池的急速放电造成电池寿命缩短，上述充电调整电路还包括与二次电池并联连接的补偿用超级电容器。
一种携带式电子机器，其特征在于内装由上述发明中的任一项所选的携带式电源装置，接受其工作电源的供电。
所记载的携带式电子机器，其特征在于上述携带式电源装置可装卸地连接在携带式电子机器上。
一种携带式可充电的蓄电池组件，其特征在于包括可在携带式通信终端装置上装卸的外壳；设在上述外壳的内部，通过加在上述外壳上的外部运动产生感应电动势的感应电动势产生装置；充电调整电路，其将由设在上述外壳内部的感应电动势产生装置所产生的感应电动势变换为适合于供给蓄电池的状态；与设在上述外壳内部的上述充电调整电路进行电气连接的蓄电池；以及与上述充电调整电路进行电气连接，并与露出在上述外壳外面的携带用通信终端装置进行连接的电气连接装置。
所记载的携带式可充电的蓄电池组件，其特征在于上述外壳具有内部槽，上述感应电动势的产生装置的包括设在上述外壳的内部槽的内部壁面上的磁铁；比配置在上述外壳的内部槽上的上述外壳的内部槽长度方向的长度要短的运动构件；至少在上述运动构件的一面上，在与上述内部槽的壁面上配置的磁铁相对的位置上设置的卷绕线圈的线圈架；在上述运动构件和内部槽的间隙上配置的弹性装置。
所记载的携带式可充电的蓄电池组件，其特征在于在上述外壳内部槽的壁面上沿着该壁面附着多个磁铁；对应于上述磁铁的位置配置多个在上述运动构件整面上形成的卷绕线圈的线圈架。
所记载的携带式可充电的蓄电池组件，其特征在于上述外壳具有内部槽；上述感应电动势的产生装置包括线圈架，其设在上述内部槽内，用于卷绕线圈且具有中空；在上述线圈架的中空内配置的磁铁；与上述磁铁相连结，并由上述内部槽支撑的弹性装置。
所记载的携带式可充电的蓄电池组件，其特征在于上述线圈架在上述外壳的内部槽内一列上安装多个，上述磁铁在上述各线圈架的中空内一列上隔有间隔的配置多个，在上述磁铁之间配置有弹性装置。
一种携带式终端装置的蓄电池组件，其特征在于该蓄电池组件与携带式通信终端装置的机体可分开及组合地被结合；在上述蓄电池组件的外部面的一侧形成多个长方形的空间；该空间的内部收容有使自然或人为产生的振动能量持续的弹性构件、为产生一定磁通量的永久磁铁、与上述永久磁铁电磁耦合的线圈；上述弹性构件安装在上述永久磁铁的两端，并使永久磁铁可振动自如地固定在上述空间内；上述线圈配置成包围上述永久磁铁配置，以便使永久磁铁在上述线圈的内部可以自由往复，为此，通过上述蓄电池组件的振动使与上述弹性构件相连结的永久磁铁对于线圈做相对地往复运动，从而在线圈的两端将产生感应电动势；该感应电动势通过蓄电池组件内部安装的充电调整电路进行升压或整流，对蓄电池充电。
所记载的携带式终端装置的蓄电池组件，其特征在于在蓄电池组件的外面纵横形成多个上述长方形空间。
本发明的携带式电源装置包括外壳；安装在上述外壳内的感应电动势产生装置，该感应电动势产生装置由以下部分构成磁通产生装置、与上述磁通产生装置进行电磁耦合的线圈、及通过加到上述外壳的外部运动使上述磁通产生装置和上述线圈相互间进行相对运动的运动装置。
本发明的携带式电源装置还包括安装在上述外壳内的充电调整电路，该充电调整电路对由上述感应电动势产生装置所产生的感应电动势进行升压或整流，使之变换为适合于供给外部电路的状态。
这时，上述外壳内包括收容上述感应电动势产生装置和充电调整电路的第一存放室及收容二次电池的第二存放室。
上述运动装置由将外部运动持续变换为振动的弹性构件及通过该弹性构件可自由运动的收容在上述第一存放室的运动构件构成。
在上述第一存放室的两内壁上具有固定多个磁通产生装置的支撑板，上述圈按一定的圈数卷绕在运动构件上附着的多个线圈架上；上述线圈架和磁通产生装置分别相互对向配置，随着运动构件的振动进行变近、变远的相对运动。
在本发明的另一种形式的携带式电源装置中，在上述第一存放室中收容有为了在其内部槽中单独放置感应电动势产生装置的附属盒(サ一ブケ一ス)。这时上述磁通产生装置是磁铁，上述运动装置是安放在上述磁铁两端，并使磁铁可自由振动地固定在上述附属盒的内部槽内的螺旋弹簧。上述线圈卷绕在线圈架上，上述磁铁长度方向的一部分放入线圈架中。这样，通过由外部运动引起的螺旋弹簧的弹性，使上述磁铁相对于线圈架做往复振动。
在上述附属盒的内部槽内，也可以串行配置多个由磁铁、螺旋弹簧、线圈架构成一组的感应电动势产生装置。
在本发明的另一种形式的携带式电源装置中，在上述外壳内形成收容上述磁通产生装置、线圈及运动装置的存放室；上述运动装置由将外部运动持续变换为振动的弹性构件及通过该弹性构件可自由运动的收容在上述存放室内的运动构件构成；在上述运动构件的内部也可以由上述二次电池和充电调整电路相互间电气连接构成。
这时，在上述存放室的两个内壁上装有为固定多个绕有线圈的线圈架的支撑板，在上述运动构件上附着有多个磁通产生装置，上述线圈架和磁通产生装置分别对向配置，通过运动构件的振动相互之间进行变近变远的相对运动。
本发明的另一种形式的携带式电源装置包括外壳；安装在外壳的内部的感应电动势产生装置，该感应电动势产生装置包括磁通产生装置、与上述磁通产生装置电磁耦合的线圈、及通过加在上述外壳上的外部运动使上述磁通产生装置和上述线圈相互间相对运动的运动装置；安装在上述外壳内部的充电调整电路，该充电调整电路使由上述感应电动势产生装置产生的感应电动势升压或整流，变换为适合供给外部电路的状态；为将上述充电调整电路输出的充电电压供给外部的蓄电池而从上述外壳引出的电气连接装置。
适用于本发明携带式电源装置的充电调整电路的构成包括将上述感应电动势产生装置输出的感应交流电压变换为直流电压的整流电路；将被整流的直流电压的电平升压为适合供给外部电路电平的升压电路；暂时贮存被升压的电压，以便将其适当供给二次电池或外部电路的贮存用超级电容器。为了防止因二次电池的急速放电造成电池寿命缩短，上述充电调整电路还可以包括与二次电池并联连接的补偿用超级电容器(ス-パ-キャパシティ)。
本发明的携带式电源装置如下所述，也可以作为与携带式通信终端装置的主体分解及结合的蓄电池组件应用。
在蓄电池组件的应用中，在上述蓄电池组件的外部的一侧形成矩形的空间，在该空间中收容有使自然产生的振动能量持续的弹性构件、为产生一定磁通量的永久磁铁、及与上述永久磁铁电磁耦合的线圈。为此，通过上述蓄电池组件的振动，在上述弹性构件上产生微小振动，由于该振动使与上述弹性构件相连结的永久磁铁对于线圈做相对往复运动，从而在线圈的两端将产生感应电动势。这样产生的感应电动势通过蓄电池组件内部安装的充电调整电路进行升压或整流，对蓄电池充电。
这时，也可以在蓄电池组件的外部面上纵横形成多个收容上述弹性构件、线圈和永久磁铁的矩形空间。
通过以下对本发明的实施例的说明将会对本发明的其他目的和优点等有所了解。另外，本发明的目的和优点等可以通过所附的权利要求所表明的装置及组合实现。
本发明的电源装置大致由机械的发电机部分和电子的整流部分构成。
本发明的机械发电机部分是通过电磁感应(Electromagneticinduction)现象将使用者的活动及人为的动力学运动能量(包括所有的上下、左右的振动能量及旋转运动能量)转换为感应电能的部分。
该机械的发电机部分可以设计为与二次电池形成一体的，也可以设计为另外分离的。
本发明的电子整流部分是为适当调节其电压电平而特殊设计的电路，以便贮存由机械的发电机部分产生的感应电能，并将该贮存的电能作为二次电池的充电用电源及电子产品的工作电源使用。
本发明从将使用者的活动产生的无意义的振动作为携带用电子机器的能源来开发这一点看，具有很大的产业意义。
特别是本发明将使未来社会核心的通信手段——携带式通信终端装置和携带式计算机等的能源稳定供给及其便携性进一步增加。
从而，携带用电子机器的使用者只要将本发明的电源装置单纯附着在身体上活动就能够供给电子机器工作所需要的电源。
另外，本发明的携带式电源装置也可以很容易作为蜂窝电话的蓄电池组件使用，极大地提高了蜂窝电话的携带性和方便性。
本发明的这些和其他优点和特征将通过结合附图对本发明的实施例的描述而得到进一步说明。
下面参照附图详细说明本发明的实施例。
图1是一般蜂窝电话的外部构成的说明图，图1a是蜂窝电话的正面图；图1b是蜂窝电话的背面图；图1c是蜂窝电话的侧面图。
图2是说明本发明第1实施例的电源装置图。
图3是对第1实施例的电源装置中使用的感应电动势产生装置的放大构成图。
图4是对第1实施例的电源装置的详细电路构成图。
图5是对适用于本发明的电源装置的充电调整电路的方框图。
图6是对本发明第2实施例的电源装置的分解斜视图。
图7是对适用于本发明的电源装置的线圈架的详细构成图。
图8是表示第2实施例的电源装置安装在上部存放室时的状态的平面图。
图9是从下面看第2实施例的电源装置，表示蓄电池内部的结构图。
图10是表示第2实施例的电源装置的侧断面图。
图11是说明本发明第3实施例的电源装置的分解斜视图。
图12是说明本发明第3实施例的电源装置的分解斜视图。
图13是说明本发明第4实施例的电源装置的分解斜视图。
图14是对用于图13的电源装置上的运动构件在A-A线上切口的断面图。
图15是表示在本发明的电源装置上附着携带部分的外观图。
图16是本发明第5实施例的电源装置的说明图。
图17是本发明第6实施例的电源装置的说明图，图17a是其整体构成图；图17b是表示外壳内部的结构图。
图18是本发明的电源装置作为蓄电池组件使用的本发明的第7实施例的说明图。
下面参照附图详细说明本发明的最佳实施例。
(第1实施例)图1至图4是说明本发明第1实施例的电源装置的附图。
本实施例是将利用自然的或人为的振动能量产生感应电动势的机械发电机部分固定安装在携带式通信终端装置时的实施例。
下面以携带式通信终端装置中最被大众广泛使用的蜂窝电话(Cellular phone携带式电话)为中心进行说明。
在说明本实施例之前先看一看蜂窝电话的一般构成。
图1是蜂窝电话的正面图(图1a)、背面图(图1b)和侧面图(1c)。
如图1a所示，蜂窝电话由内装有RF电路(Radio frequencycircuit)等的机器外壳1、天线2、扬声器3、显示器部4、文字/数字键部5、话筒6构成。
从图1b和图1c可知蜂窝电话中在其外壳1的背面形成收容二次电池8的存放部，该存放部内结合有可以装卸的二次电池。
在蜂窝电话的存放部中形成使二次电池8附着、脱离用的装卸部7、在二次电池8的下端形成多个充电用接点9。
图2a表示固定安装有本发明的电源装置的蜂窝电话的背面图。
在蜂窝电话的机器外壳10的上端配置有天线11，通过装卸部15安装二次电池13。在该二次电池13的外面(使用者手持蜂窝电话时，与使用者接触的部分)形成感应电动势产生装置17。
从而，当使用者以手持蜂窝电话的状态活动时，会产生上下的微小振动，通过该微小振动，上述感应电动势产生装置产生电能对蓄电池充电。
而当蓄电池完全放电不能使用蜂窝电话时，使用者通过人为的在图2a的箭头B方向摇动蜂窝电话就可以产生动力学运动能量。
下面参照附图3至附图5说明利用自然的或人为的动力学运动能量产生电能的电磁学机理、及为将这样产生的电能对蓄电池充电所使用的电气机理。
首先，图3表示对上述二次电池13外面安装的感应电动势产生装置17的放大构成图。
从图2a至图3可以看出，感应电动势产生装置17收容在内装有二次电池13的电池组件的外部所形成的存放空间21中。
上述存放空间21最好是矩形(rectangle)的槽，但是也不仅于此。
上述存放空间21对外部的冲击起保护感应电动势产生装置17的作用，对由电磁感应现象所产生的电磁干扰(Electromagneticdisturbance)起保护蜂窝电话的内部电子器件的作用。
因此，上述存放空间21最好进行电磁防护涂覆。
在上述存放空间21内收容的感应电动势产生装置17由电磁感应装置24和连接该电磁感应装置24两端的弹性构件23构成。
上述电磁感应装置24是利用使用者活动产生的自然振动能量，或者利用使用者人为的运动能量产生感应电动势的部分。如图4所示，电磁感应装置24由永久磁铁25和线圈架27构成。
该永久磁铁25和线圈架27分别与弹性构件23进行机械连结。
从而，当手持具有本实施例的电磁感应装置24的蜂窝电话的使用者在活动时，将产生上下的微小振动，该微小振动被传到弹性构件23。这样，弹性构件23使该微小振动持续不断，使永久磁铁25和线圈架27做相对摆动。
具有一定磁通量的永久磁铁25在对绕有一定数量线圈的线圈架27做变近、变远运动的同时产生磁通变化，卷绕在线圈架27的线圈两端产生感应电动势(根据法拉第定律的感应电动势)。
另外，手持具有本实施例的电磁感应装置24的蜂窝电话的使用者在非常时期，如果在图2a的箭头B方向上摇动蜂窝电话，则经过与上述同样的过程，在线圈的两端产生感应电动势。
永久磁铁25的磁力以及线圈的匝数等要素应考虑二次电池的容量以及蜂窝电话的重量等进行适当设计。
希望上述弹性构件23是具有的弹性系数的大小能够对微小的振动有反应，并持续该振动的螺旋弹簧。但是转换到通过相同的方法和功能执行相同结果的均衡装置，在本行业的技术水平上是完全可能的。
从图4可知，卷绕在电磁感应装置24的线圈架27上的线圈两端所产生的感应电动势经过充电调整电路30对携带电话的蓄电池29进行充电。
上述充电调整电路30包括使电磁感应装置产生的微小感应电动势升压到适合于对二次电池充电的电压电平的电压调整电路。
上述充电调整电路30包括将电磁感应装置产生的交流电压变换为直流电压的整流电路。
对充电调整电路的具体实施例如图5所示。
如图所示，本发明的充电调整电路30由AC-DC变换器32、第1 DC-DC变换器33、第2 DC-DC变换器35、第1超级电容器(Supercapacitor)34、第2超级电容器37构成。
上述第1和第2超级电容器34、37和蓄电池36对上述第2 DC-DC变换器35相互并联连接。另外，上述AC-DC变换器32与感应电动势产生装置(发电机)31进行电气连接，上述第2 DC-DC变换器35与外部电路相连接。下面对充电调整电路30各部分的详细构成进行说明。
上述AC-DC变换器32将感应电动势产生装置31生成的大约200mV左右的感应交流电压变换为1.8V左右的直流电压。
即，上述AC-DC变换器32大致由对电压升压的升压部及对交流电流整流的整流部构成。对电压升压的理由是由于感应电动势产生装置的线圈架产生的电压很低，需要将其升高到一定的值。因此，如果线圈架产生的电压超过约2V以上的话，就不需要这样的升压部了。该升压部由于是对AC功率的升压，所以使用变压器。
上述整流部是将线圈架产生的AC功率变换为电子电路中使用的DC功率的二极管桥式整流电路。
上述第1DC-DC变换器33是为了将AC-DC变换器32供给的大约1.8V左右的DC电压提高到蓄电池36的电位3.6V左右而使用的。
上述第1超级电容器34是为了暂时贮存由上述第1DC-DC变换器33供给的电压而使用的。该第1超级电容器34暂时存储由线圈架产生的功率，该贮存的电能供给为使电子机器(蜂窝电话的电路部)工作的电子机器电路部，或者为对二次电池(特别是锂离子电池)充电供给蓄电池36。
如果本实施例的电源装置用于蜂窝电话，则通话待机时使用的功率由上述第1超级电容34供给，而实际上通话过程中所使用的功率由蓄电池36供给。这种功率供给的调节是通过上述第2 DC-DC变换器35的内部微处理器(图中未画出)实现的。这样，通过上述第1超级电容34可以进一步提高蓄电池的使用效率。
上述第2超级电容器37是作为对蓄电池36补偿而设置的，在外部电路要求瞬间高电压(脉冲电压)时，该第2超级电容器件37的贮存功率供给外部电路。从而可以防止在蓄电池36上瞬间产生过分放电。这样，蓄电池36的使用寿命比通常情况可延长1.5倍至2倍左右。
当上述第2超级电容器37中蓄积的电能由蓄电池36和外部电路供给时，则通过第2 DC-DC变换器35进行调节。
上述超级电容器34、37与现有的一般电容器没有大的差异。但是超级电容器34、37由于使用EDLC(Electric doule layercapacitor电气双层电容器)，所以可充电容量与现有的电容器相比，具有约1,000-100,000倍左右的更大的值。
即，一般电容器具有从数μF到数百μF的容量，而超级电容器具有数百mF至数F的容量。
上述第2 DC-DC变换器35是为了将第1超级电容器34供给的3.6V电压提高到电路工作的电平4.0～4.2V而使用的。上述第2 DC-DC变换器35将上述第1超级电容器34供给的电压调节为使其可供给外部电路，及作为蓄电池36的蓄积用电源使用。
本实施例的携带式电源装置100具有外壳110。上述外壳110具有上部存放室113和下部存放室115。上部存放室113通过具有装卸用凸起121的上部盖112进行密封。另外，下部存放室115也通过具有装卸用凸起141的下部盖114进行密封。外壳110分别具有接收上述凸起等121、141的装卸部122、142。
在上述上部存放室113中如图所示，磁铁支撑板105、105′配置在上部存放室113的两端内面，在上述上部存放室113的底面上为使磁铁支撑板105、105′固定为不能脱离中央部分，形成多个固定颚形突起101、102、101′、102′。上述各磁铁支撑板105、105′的整个面上附着多个磁铁156、157、158、156′、157′、158′。
在上述存放室113的大体中央位置配置有运动构件130。该运动构件130为矩形板，在该板的两端具有多个凸出部131、132、131′、132′和凹下部。由上述运动构件凸出部131、132、131′、132′所形成的凹下部中固定着绕有线圈的线圈架151、152、153、151′、152′、153′。
图7中表示了该线圈架151的具体构成。
如图所示，在上述线圈架151的外部绕有线圈107，在其内部形成为了收容磁铁的中空108。
如下所述，上述运动构件130在长度的方向振动时，固定在该运动构件上的线圈架151、152、153、151′、152′、153′也同时振动。这样，上述磁铁156、157、158、156′、157′、158′向着线圈架的中空方向，或者从线圈架的中空远离进行相对振动。这时产生磁通的变化，在线圈架的线圈107两端产生感应电动势。
在上述运动构件130的凸出部131、132、131′、132′和磁铁支撑板105、105′之间分别装有弹性构件的弹簧161、162、161′、162′。在上述凸出部131、132、131′、132′的正面和上述磁铁支撑板的正面之间分别形成槽，弹簧161、162、161′、162′的两端埋设在槽中。如图所示，在本实施例中使用螺旋弹簧作为弹性构件，但是也不仅限这样，从线圈架产生的微弱交流电压经充电调整电路30最初变换为直流电压后，再升压到二次电池的充电电位或电路工作电位。
当然，本实施例的充电调整电路30并不仅限于图5所示的电路构成例。即只要表现同样的功能和结果，在本行业的技术水平上是可以有多种变形的。
另外，结合蜂窝电话的轻量化趋势，更希望实现将充电调整电路30以IC芯片进行装配。
在上述的实施例中，说明了一个感应电动势产生装置17收容在二次电池13的外面纵向形成的存放空间21内的情况。
但是，本发明的感应电动势产生装置17也可以装在蜂窝电话的内部。如图2b所示也可以将多个感应电动势产生装置并行连结。还可以如图2c所示的纵横配置并行连结。
这样，当将多个感应电动势产生装置并行连结时，具有可增大充电容量，减少需要另加电源装置的优点，但是存在增加蜂窝电话重量的缺点。
上述本发明的第1实施例表示了将感应电动势产生装置固定设置在携带电话上附着的电池组件背面上的情况。
但是，本实施例由于在蜂窝电话上必须附加永久磁铁、线圈架和弹簧等具有不能忽略重量的部分，所以对蜂窝电话轻量化的要求如何采取适当的有效措施还很困难。
为此，下面说明不太增加像蜂窝电话那样的携带式电子机器重量，同时又能够将运动能量作为二次电池的充电用能源使用的新的实施例。
(第2实施例)图6至图10表示对本发明的携带式电源装置100的第2实施例。
其中图6是携带式电源装置100的分解斜视图；图10是其侧断面图；图9是表示从下面看的电源装置100上内装蓄电池170的结构图。于此。
下面参考图6至图10，说明在本发明的携带用电源装置100上从线圈107产生感应电动势的机理。
图8是除去上部盖112后看的本实施例100的平面图。
上述运动构件130配置在上部存放室113内并与上部存放室113的两壁面间留有间隙，在该间隙中装有作为弹性构件的弹簧161、162、161′、162′。这样，如果外壳110因外部运动而接受振动时，运动构件130通过弹簧161、162、161′、162′的弹性(张驰和伸缩)在其间隙内沿着长度的方向上振动。从而固定在运动构件130凹下部分上的线圈架151、152、153、151′、152′、153′将对其前面的磁铁156、157、158、156′、157′、158′做相对振动。
结果，在上述各线圈架151、152、153、151′、152′、153′上卷绕的线圈107将产生感应电动势(法拉第的电磁感应定律)。
所谓外部运动是指使用者携带本发明的电源装置时，从外部对该电源装置所加的运动。例如包括使用者对上述电源人为地摆动的振动；或者使用者将上述电源装置携带在身体上，由于移动自然产生的振动等。其他的外部运动例子如在车中收容本发明的携带式电源装置。这时由于车的振动，上述携带式电源装置接受其摇动，这可作为外部运动而起作用。
这样产生的感应电动势被送到充电调整电路30，变换为适合对蓄电池充电的状态。图5的充电调整电路30安装在图6的电路板120内。
从上述线圈架151、152、153、151′、152′、153′上的线圈107所感应的感应电动势是交流电压。从而，上述充电调整电路30将该交流电压变换为直流电压后，将该所变换的直流电压升压到一定的电压电平，贮存在超级电容器34中。该超级电容器34贮存微弱的感应电压，一部分供给携带式电子机器的电路部分，其余的一部分用于二次电池充电。
图9表示为将电路板120的内部安装的充电调整电路30输出的DC电压供给蓄电池170的连接用接点142。上述连接用接点142配置在下部存放室115内。从而，如图9所示使用者打开下部盖141，将蓄电池170插入下部存放室115之后，将蓄电池的充电端子(图中未画出)连接在连接用接点142上，这样从线圈架上的线圈107产生的感应电压就可以作为充电用电源使用了。
本实施例的携带式电源装置100可以具有图15所示的携带部件180。例如弯成“”状的携带部180在上述上部盖112上形成时，将上述携带部180挂在使用者的皮带上，就可以携带本实施例的携带式电源装置100进行移动。
这样，由于使用者行走、登台价等移动，本实施例的携带式电源装置100与使用者的身体一起自然地活动，所以外部运动自然地被加在电源装置100上，而使蓄电池170充电。
(第3实施例)在上述第2实施例中说明了在电源装置的外壳内必须包括运动构件的结构。
但是即使不存在运动构件，本发明的技术思想也能够实现。这种例子如图11和图12所示。
在图11中表示了有内部槽210的附属盒200。如图所示，上述内部槽210中装有磁铁220和线圈架230。在该线圈架230的内部形成大小完全能使上述磁铁220通过的中空232，其外部绕有线圈231。
上述磁铁220的长度比其内部槽210长度方向的长度要短。这样，在磁铁220和内部槽210的间隙中装有弹性构件弹簧240。这时，为了稳定支撑上述弹簧240，在上述磁铁220的两端和内部槽210的两个内面上形成凸起211、221。
在上述附属盒200的一面上形成接点201，与线圈架230的线圈231的两端连结。这些接点201通过外部导线连结成图5所示构成的充电调整电路。
当上述述附属盒200接受外部运动时，该外部的微小振动使弹簧240振动，根据该弹簧的振动使磁铁220在线圈架的中空232内做前后往复运动。这样，在线圈架上将产生磁通的变化，在线圈321的两端产生感应电动势。
图12表示另一个例子。这时在上述内部槽210内装有多个磁铁220、240、260和多个线圈架230、250、270，在各磁铁220、240、260之间装有弹性装置的弹簧240。该弹簧240通过凸起211进行固定。
在图12中，由于从各线圈架230、250、270感应的电流要进行总和，所以附属盒200的振动变位不需要很大。也就是说，即使附属盒200变位少也能够得到所期望的感应电动势。
上述图11和图12的附属盒200与内装图5充电调整电路的电路板一起收容在图6的上部存放室中后，由上部盖密封，可密封在一个外壳内形成单一的电源模块。
(第4实施例)在上述的各个实施例中，说明了在电源装置的外壳内另外具有内装蓄电池的存放室的情况。而本实施例是不存在另外内装蓄电池的下部存放室的例子。
图13和图14是本发明的携带式电源装置的第4实施例的说明图。
本实施例的基本构成与上述第2实施例相同。
不过在本实施例中不存在第2实施例那样的电路板、下部存放室及与此有关的下部盖。如图14所示装蓄电池370和充电调整电路360装在运动构件330的内部。
下面进行详细说明。
图13是为了说明本实施例的携带式电源装置300的分解斜视图，图14是对图13的运动构件330在A-A线处切断时的侧断面图。
在具有使用者容易握住大小(名片大小)的外壳310内形成存放室320。该存放室320由装有装卸用凸起341的盖340进行密封。另外对应于外壳310形成收容该盖的凸起341的装卸部342。在存放室320的两面上安装有线圈架支撑板350、350′，该线圈架350、350′由多个固定颚形突起321、322进行固定。
在上述线圈架支撑板350、350′的全体面上固定着图7所示形状的线圈架351、352、353、351′、352′、353′。
在存放室320的大体中心部配置有运动构件330时，该运动构件330与图6不同，是没有凸出部和凹下部的平板单调的矩形板。在该运动构件330的两端，与固定线圈架支撑板350、350′的线圈架351、352、353、351′、352′、353′相对应附着有多个磁铁354、355、356、354′、355′、356′。即，必须调节在运动构件330上附着的磁铁354、355、356、354′、355′、356′的大小和位置，使其能够在对面安装的线圈架351、352、353、351′、352′、353′的中空内容易往复运动。
在上述线圈架支撑板350、350′和运动构件330之间装有多个对微小振动也能敏感反应的高弹性系数螺旋弹簧357、358、357′、358′。
上述线圈架351、352、353、351′、352′、353′的材质是硬铝合金，与相同厚度的聚合物相比具有更大的强度。在上述线圈架的外面卷绕的线圈采用了大约0.05～0.14mm直径的漆包线。当然上述线圈也可以使用直径为1/1000mm的线。这样，如有可能最好采用线圈直径小的线。上述磁铁354、355、356、354′、355′、356′是表面约为3000高斯的永久磁铁。
如图14所示在上述运动构件330的内部装有蓄电池370和充电调整电路360。这些蓄电池370和充电调整电路360由模压封装。
上述蓄电池370希望使用小型的锂离子电池，上述充电调整电路360是具有与图5相同构成的电路板。
在上述运动构件330的一个侧面上形成附图中未画出的将蓄电池360放电的电源提供给携带式电子机器的连接端子。
与上述第2实施例一样，本实施例的携带式电源装置300也可以具有与图15相同的携带部180。
在本实施例中，与上述第2实施例不同，卷绕着线圈的线圈架是固定的，通过附着在运动构件上的磁铁做相对运动，感应出磁通的变化，使之在线圈架的线圈上产生感应电动势。
另外，由于没有另外的内装蓄电池的存放空间，而将蓄电池装在运动构件内，所以与第2实施例相比可以有效确保容积率。
(第5实施例)在上述的各个实施例中说明了在一个外壳内同时收容感应电动势产生装置(运动构件、线圈架、磁铁、弹簧)和蓄电池的携带式电源装置。但是这种情况存在要增加外壳整体重量的缺点。
为此，在下述的实施例中将说明在外壳内只形成一个存放室，在该存放室中只配置感应电动势产生装置(运动构件、线圈架、磁铁、弹簧)和充电调整电路的电源装置。
本实施例的携带式电源装置是其内部构成与第1至第4实施例中的某一个是相同的，但在外壳内没有蓄电池的情况。即，本实施例的内部构成在与第1至第3实施例相同时，不存在另外收容蓄电池的下部存放室；而与第4实施例相同时，在运动构件中没有蓄电池。
因此，如图16所示，经过充电调整电路变换的充电电压通过从外壳外部引出的连接装置对蓄电池充电。
下面参照图16说明本发明的第5实施例。
本实施例的携带式电源装置400在外壳410的内部包括弹簧、线圈架、磁铁等感应电动势产生装置和充电调整电路。因此蓄电池不在携带式电源装置的内部而装在携带式电子机器中。这样在本实施例中就要求增加用于连接充电调整电路输出端和携带式电子机器的蓄电池的新的电气连接装置480。
该电气连接装置480由挠性电缆482和连接用插头481组成。为此，在对应于该携带式充电装置400的携带式电子机器的蓄电池下端，形成收容上述连接用插头481用的充电用插座。
这样，当想要通过本实施例的携带式电源装置对携带式电子机器的二次电池充电时，使用者只要将电气连接装置480的连接用插头481插入蓄电池的充电用插座中就可以进行。
本实施例与上述的实施例相比，由于在构成电源装置的外壳内部没有蓄电池，所以具有可以减少电源装置整体重量和体积的优点。从而可以符合轻量化携带式电子机器的发展趋势。
(第6实施例)在上述的第5实施例中表明了线圈架和磁铁通过弹簧振动进行相对运动的结构。但是，本发明的携带式电源装置并不仅限于此，也可以是振动以外的其他运动。
这样的例子如图17所示。
本实施例是将与蓄电池连接的电气连接装置580可从球状的外壳510向外引出，连接到携带式电子机器内装的蓄电池上的实施例。
如图17b所示，球状的外壳510内部在外壳的中心部配置有绕有线圈的转子591，该转子591外周部的一端按一定间隔配置永久磁铁592的N极和S极。在上述转子591的外周面上绕有线圈。通过外壳(例如悠悠(一种玩具))510在特定方向上旋转，上述转子也在同一方向上连动旋转。
从而，使用者使上述球状的外壳510按箭头方向旋转就可以产生蓄电池充电用的感应电动势。
(第7实施例)图18是本实施例的携带式电源装置作为蜂窝电话这种携带式通信终端装置的蓄电池组件时使用的例子。此处，所谓蓄电池组件是指蓄电池和充电装置作为一个单元进行内装，连接到蜂窝电话上的组件化外壳。该蓄电池组件可装卸结合在蜂窝电话上。
图18表示了蓄电池组件610及与该蓄电池组件610结合的蜂窝电话600。上述蓄电池组件610和蜂窝电话600通过图示的装卸部620相互结合。即，蓄电池组件610收容在蜂窝电话600的背面上所形成的存放空间630中，通过装卸部620可以从蜂窝电话600上自由脱离结合。
另外，蓄电池组件610和蜂窝电话600的电气连接可通过将蓄电池组件610的连接端子611和蜂窝电话631相互电气接触来实现。
上述蓄电池组件610的内部构成具有上述的第2实施例至第4实施例中的任一种构成。最好具有第4实施例的构成。对蓄电池组件的具体内部构成的说明可参考上述的各实施例，在此予以省略。
在本实施例中，蓄电池组件610的构成是可以从蜂窝电话的主体自由脱离结合的，但也可以将蓄电池组件610和蜂窝电话600固定结合构成一体式。
上述本发明的第1至第7实施例的携带式电源装置可用于现在生产、销售的所有携带式电子机器(携带式通信终端、携带式计算机、携带式盒式磁带机、携带式CD单放机等)。本发明的电源装置也可以适用于现在未生产、销售的，人能够携带的所有电子机器。
即。本发明的电源装置可以应用于以电能作为动力源工作的所有可携带的电子机器。
本发明不仅限于上述的实施例，在本发明的技术思想和权利要求书的均等范围内，通过在本发明所属技术领域具有普通知识的人当然可以进行多种修改和变形。
权利要求
1.一种携带式电源装置，其特征在于包括外壳；安装在上述外壳内的感应电动势产生装置，该感应电动势产生装置由以下部分构成磁通产生装置、与上述磁通产生装置进行电磁耦合的线圈、及通过加到上述外壳的外部运动使上述磁通产生装置和上述线圈相互间进行相对运动的运动装置；安装在上述外壳内的充电调整电路，该充电调整电路对由上述感应电动势产生装置所产生的感应电动势进行升压或整流，使之变换为适合于供给外部电路的状态。
2.如权利要求1所记载的携带式电源装置，其特征在于在上述外壳内包括收容上述感应电动势产生装置和充电调整电路的第一存放室及收容二次电池的第二存放室；上述充电调整电路和二次电池相互间进行电气连接。
3.如权利要求2所记载的携带式电源装置，其特征在于上述运动装置由将外部运动持续变换为振动的弹性构件及通过该弹性构件可自由运动地收容在上述第一存放室的运动构件构成。
4.如权利要求3所记载的携带式电源装置，其特征在于在上述第一存放室的两内壁上设有固定着多个磁通产生装置的支撑板，上述线圈按一定的圈数卷绕在运动构件上附着的多个线圈架上；上述线圈架和磁通产生装置分别相互对向配置，随着运动构件的振动而进行变近、变远的相对运动。
5.如权利要求2所记载的携带式电源装置，其特征在于在上述第一存放室中收容有为了在其内部槽中另外存放感应电动势产生装置的附属盒；上述磁通产生装置是磁铁，上述运动装置是设置在上述磁铁两端，并使磁铁可自由振动地固定在内部槽内的螺旋弹簧；上述线圈卷绕在线圈架上，该线圈架收容上述磁铁长度方向的一部分；这样，通过由外部运动引起的螺旋弹簧的弹性，使上述磁铁相对于线圈架做往复振动。
6.如权利要求5所记载的携带式电源装置，其特征在于在上述附属盒的内部槽内，串行配置多个由磁铁、螺旋弹簧、线圈架构成一组的感应电动势产生装置。
7.如权利要求1所记载的携带式电源装置，其特征在于在上述外壳中包括为收容上述磁通产生装置、线圈及运动装置的存放室；上述运动装置由将外部运动持续变换为振动的弹性构件、及通过该弹性构件可运动自如地放置在上述存放室内的运动构件构成；在上述运动构件的内部安装有相互间可电气连接的上述二次电池和充电调整电路。
8.如权利要求7所记载的携带式电源装置，其特征在于在上述存放室的两个内壁上设有为固定多个绕有线圈的线圈架的支撑板，在上述运动构件上附着有多个磁通产生装置；上述线圈架和磁通产生装置分别对向配置，通过运动构件的振动相互之间进行变近、变远的相对运动。
9.一种携带式电源装置，其特征在于包括适合携带的外壳；在该外壳的内部装有感应电动势产生装置和充电调整电路；上述感应电动势产生装置包括磁通产生装置、与上述磁通产生装置电磁耦合的线圈、通过加在上述外壳上的外部运动使上述磁通产生装置和上述线圈相互间相对运动的运动装置；上述充电调整电路使由上述感应电动势产生装置所产生的感应电动势升压或整流，变换为适合供给外部电路的状态；在上述外壳的外侧形成电气连接装置，其将上述充电调整电路输出的充电电压供给外部的蓄电池；因此，通过将上述电气连接装置单纯连结到与外壳分离存在的携带式电子机器的蓄电池上就可进行蓄电池的充电。
10.如权利要求1～9中任一项所记载的携带式电源装置，其特征在于上述充电调整电路包括将上述感应电动势产生装置输出的感应交流电压变换为直流电压的整流电路；将被整流的直流电压的电平升压到适合供给外部电路电平的升压电路；用于暂时贮存被升压的电压，并将其适当供给二次电池或外部电路的贮存用超级电容器。
11.如权利要求10所记载的携带式电源装置，其特征在于为了防止因二次电池的急速放电造成电池寿命缩短，上述充电调整电路还包括与二次电池并联连接的补偿用超级电容器。
12.一种携带式电子机器，其特征在于内装由上述权利要求1～11中的任一项所选的携带式电源装置，接受其工作电源的供电。
13.如权利要求12所记载的携带式电子机器，其特征在于上述携带式电源装置可装卸地连接在携带式电子机器上。
14.一种携带式可充电的蓄电池组件，其特征在于包括可在携带式通信终端装置上装卸的外壳；设在上述外壳的内部，通过加在上述外壳上的外部运动产生感应电动势的感应电动势产生装置；充电调整电路，其将由设在上述外壳内部的感应电动势产生装置所产生的感应电动势变换为适合于供给蓄电池的状态；与设在上述外壳内部的上述充电调整电路进行电气连接的蓄电池；以及与上述充电调整电路进行电气连接，并与露出在上述外壳外面的携带用通信终端装置进行连接的电气连接装置。
15.如权利要求14所记载的携带式可充电的蓄电池组件，其特征在于上述外壳具有内部槽，上述感应电动势的产生装置的包括设在上述外壳的内部槽的内部壁面上的磁铁；比配置在上述外壳的内部槽上的上述外壳的内部槽长度方向的长度要短的运动构件；至少在上述运动构件的一面上，在与上述内部槽的壁面上配置的磁铁相对的位置上设置的卷绕线圈的线圈架；在上述运动构件和内部槽的间隙上配置的弹性装置。
16.如权利要求15所记载的携带式可充电的蓄电池组件，其特征在于在上述外壳内部槽的壁面上沿着该壁面附着多个磁铁；对应于上述磁铁的位置配置多个在上述运动构件整面上形成的卷绕线圈的线圈架。
17.如权利要求14所记载的携带式可充电的蓄电池组件，其特征在于上述外壳具有内部槽；上述感应电动势的产生装置包括线圈架，其设在上述内部槽内，用于卷绕线圈且具有中空；在上述线圈架的中空内配置的磁铁；与上述磁铁相连结，并由上述内部槽支撑的弹性装置。
18.如权利要求17所记载的携带式可充电的蓄电池组件，其特征在于上述线圈架在上述外壳的内部槽内一列上安装多个，上述磁铁在上述各线圈架的中空内一列上隔有间隔的配置多个，在上述磁铁之间配置有弹性装置。
19.一种携带式终端装置的蓄电池组件，其特征在于该蓄电池组件与携带式通信终端装置的机体可分开及组合地被结合；在上述蓄电池组件的外部面的一侧形成多个长方形的空间；该空间的内部收容有使自然或人为产生的振动能量持续的弹性构件、为产生一定磁通量的永久磁铁、与上述永久磁铁电磁耦合的线圈；上述弹性构件安装在上述永久磁铁的两端，并使永久磁铁可振动自如地固定在上述空间内；上述线圈配置成包围上述永久磁铁配置，以便使永久磁铁在上述线圈的内部可以自由往复，为此，通过上述蓄电池组件的振动使与上述弹性构件相连结的永久磁铁对于线圈做相对地往复运动，从而在线圈的两端将产生感应电动势；该感应电动势通过蓄电池组件内部安装的充电调整电路进行升压或整流，对蓄电池充电。
20.如权利要求19所记载的携带式终端装置的蓄电池组件，其特征在于在蓄电池组件的外面纵横形成多个上述长方形空间。
全文摘要
本发明公开一种电源装置及通过该电源装置工作的携带式电子机器,该电源装置包括:外壳;装在上述外壳内的由磁通产生装置、与上述磁通产生装置电磁耦合的线圈、通过加到上述外壳的外部运动使上述磁通产生装置和上述线圈相互间进行相对运动的运动装置所构成的感应电动势产生装置;以及装在上述外壳内对上述感应电动势产生装置所产生的感应电动势进行升压或整流,变换为适合于供给外部电路的状态的充电调整电路。
文档编号H02J7/00GK1256546SQ9912185
公开日2000年6月14日 申请日期1999年10月20日 优先权日1998年10月20日
发明者李承曄 申请人:李承曄, 金东演