CN105871170A - 一种智能穿戴设备发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能穿戴设备发电装置，其特征是：由摆陀、换向齿轮组、发条盒、变速齿轮、发电机、支架组成，摆陀连接到换向齿轮组，换向齿轮组输出固定的方向旋转驱动发条盒上弦而储存动力，发条盒释放动力时通过变速齿轮驱动发电机运行，由于发条盒输出动力具有平稳持续的特性，所以发电机能够保持平稳的运转和输出电力,供给智能穿戴设备充电使用，因而具有很好的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及微型发电机技术领域，尤其是一种应用于智能穿戴设备的发电装置。
背景技术
随着科技进步和人们对智能生活的追求，智能穿戴设备因功能丰富、易于操作、携带方便而大受欢迎，但受体积限制电池的容量都不大，通常每隔半个月要摘下穿戴设备充电一次给使用者带来不方便。近年来一种微型摆陀发电技术被提出，如中国专利公开号CN203430714U,申请号201320458492.X的新型专利，中国专利公开号CN105006945A，申请号CN201510462248.4的发明专利，他们的特点都是利用摆陀直接驱动发电机发电，这种直接驱动结构的缺点是，人体的运动强度可能强弱不均并具有间歇性，因而造成发电机转速时快时慢，引起输出电压波动或中断，当电压过高时会击穿电路引起损坏，当电压过低时又因达不到充电电压要求而浪费能量降低发电效率，使得这类发电技术难以推广应用，很难实现收集载体的动能发电供应给智能穿戴产品使用。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提供一种新方法使发电机保持平稳运转并输出电压，提高发电效率以实现发电供应给智能穿戴产品使用。
本发明其特征是：由摆陀、换向齿轮组、发条盒、变速齿轮、发电机、支架组成，摆陀通过齿轮连接到换向齿轮组，换向齿轮组输出固定方向的旋转力驱动发条盒上弦而储存动力，发条盒释放动力时通过变速齿轮驱动发电机运行，由于发条盒输出动力具有平稳持续的特性，所以发电机能够保持平稳的运转和输出电力，。
摆陀是一个可以自由摆动或旋转的扇形重锤零件，摆陀通过圆心位置的中心轴安装在支架上，中心轴设有一个齿轮将摆陀的动力输出连接到换向齿轮组，摆陀可以是金属材料制造的，也可以是由塑料或陶瓷或碳纤维或合金或复合材料制造的。
换向齿轮组是由多个齿轮组成，它被安装在支架上并具有将顺时针或逆时针方向的旋转动力变换为固定方向的旋转动力输出，换向齿轮组将摆陀的运动力传输到发条盒并使其上弦，换向齿轮组的旋转输出方向可以是顺时针方向，也可以是逆时针方向，具体按发条盒的上弦方向而设计。
发条盒是一个使用弹性钢带卷绕而成的螺旋形组件，发条盒上弦时卷绕并压缩弹性钢带产生势能，发条盒释放势能时旋转转动输出动力，所以具有储存动力和输出动力的功能；发条盒可以是设计成顺时针方向上弦，也可以是逆时针方向上弦；发条盒可以是设计成空圆心结构的圆圈形状，使整体外形更加紧凑，发条盒通过齿轮传输动力到变速齿轮。
变速齿轮是一个连接发条盒和发电机之间的齿轮，它安装在支架上把发条盒的转动力传输到发电机，驱使发电机按齿数的比例运转发电。
发电机是一种由磁铁和铁芯和线圈和外壳组成的部件，它安装在支架上并由转子连接到变速齿轮，发电机受变速齿轮驱动使转子旋转将动能转为电能输出，发电机的输出电流可以是直流的，也可以是交流的，发电机的输出电压等于或大于5V。
支架是一个用来固定各零组件并使它们合理地配合运行的一个支架组件。
本发明工作原理是，本发明装置安装在智能穿戴产品内并由人体佩戴，人体的日常活动或运动使摆陀因重力或惯性产生摆动或旋转，摆陀的旋转动力经过换向齿轮组变换方向后驱动发条盒上弦而储存动力，发条盒在释放动力时通过变速齿轮驱动发电机旋转输出电力，再由本发明装置外的电路控制其对锂电池或储电池充电，以供应电力给智能穿戴产品使用。
本发明的有益效果是，摆陀产生的动能首先通过发条盒储存起来，再由发条盒均匀地释放动力去驱动发电机，使发电机能够保持平稳运转和输出电压，克服了摆陀运动不均匀而产生的波动和间断现象，因而具有很好的实用性和推广应用价值。
附图说明
附图是用来提供对本发明的理解和示例，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1是本发明的一种智能穿戴设备发电装置的一个实施例的原理示意图。
图2是本发明的一种智能穿戴设备发电装置的一个实施例的构造示意图。
图3是本发明的一种智能穿戴设备发电装置的一个实施例2的构造示意图。
图4是本发明的一种智能穿戴设备发电装置的一个实施例的换向齿轮组的示意图。
图5是本发明的一种智能穿戴设备发电装置的一个实施例的发条盒的原理示意图。
图6是本发明的一种智能穿戴设备发电装置的实施例1的发条盒的结构示意图。
图7是本发明的一种智能穿戴设备发电装置的实施例2的发条盒的结构示意图。
图中，1. 摆陀、2.换向齿轮组，3.发条盒，4.变速齿轮，5.发电机，6.支架，101.摆陀齿轮，301.外齿轮，302.弹性钢带，303.上弦齿轮。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述，显然地，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长”、“宽”、“高”、“中间”、“水平”、“横向”、“纵向”、“中心”、“圆心”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方向或位置为基于附图所示的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件或装置必须具有特定的方向和位置，因此不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图详细描述本发明的一种智能穿戴设备发电装置的实施例。
实施例1：
参照图1和图2所示，摆陀（1）是一个扇形重锤零件，摆陀（1）通过中心轴承安装到支架（6）上，它是可自由活动的，受自身重力或惯性作用可以自由摆动或旋转，通过摆陀齿轮（101）输出驱动力到换向齿轮组（2）。
换向齿轮组（2）的工作原理如图4所示，换向齿轮组（2）由3个轮齿组成并安装在支架（6）上，其中齿轮A是可移动位置的，齿轮B和齿轮C是相互啮合的，来自摆陀齿轮（101）的驱动力传输到齿轮A，齿轮A受齿轮的啮合摩擦力而发生位置移动，如果当齿轮A是顺时针方向旋转时，如图号202所示齿轮A移动到齿轮C位置并与齿轮C啮合，驱动齿轮C往逆时针方向旋转。
如果当齿轮A是逆时针方向旋转时，如图号203所示齿轮A移动到齿轮B位置并与齿轮B啮合，齿轮A逆时针方向旋转使齿轮B顺时针方向旋转，齿轮B啮合连接到齿轮C使齿轮C往逆时针方向旋转。
无论齿轮A的输入方向是顺时针方向还是逆时针方向，齿轮C始终保持以逆时针方向转动并驱动发条盒（3）以顺时针方向旋转上弦。
发条盒（3）安装在支架（6）上，发条盒（3）主要由外齿轮（301）、弹性钢带（302）和上弦齿轮（303）组成，如图5和图6所示，弹性钢带（302）卷绕在发条盒（3）中心轴承呈螺旋形状，发条盒（3）的上弦齿轮（303）受到换向齿轮组（2）驱动作顺时针方向旋转上弦，发条钢带（302）因被卷绕压缩而产生势能，弹性钢带（302）在释放势能时通过外齿轮（301）旋转输出动力，外齿轮（301）连接到变速齿轮（4）上。
变速齿轮（5）是由一个大齿轮和一个小齿轮同轴组合而成，大齿轮比小齿轮的齿数多，变速齿轮（4）连接在发条盒（3）和发电机（5）之间，将发条盒（3）的输出动力变速后驱动发电机（5）运行产生电能，再由智能穿戴设备的电路进行充电和供电应用。
实施例2：
参照图1和图3所示，其基本原理与实施例1是相同的，摆陀（1）把重力和惯性力传输到换向齿轮组（2），再以固定方向旋转使发条盒（3）上弦储存动力，从发条盒（3）输出动力到变速齿轮（4）去驱动发电机（5）运转输出电力。
发条盒（3）的结构示意参照图5和图7所示，上弦齿轮（303）设计成空心形状，使发条盒（3）圆心位置空心并可以贯穿，以安装摆陀（1）的轴承和固定轴，与实施例1的区别在于，上弦齿轮（303）和弹性钢带（302）的直径增大和位置改变了，但并不影响其运行的基本原理，这对于本领域的普通技术人员是可以理解和解决的。
装配中将摆陀（1）圆心的轴承穿过发条盒（3）的圆心孔并固定在支架（6）上，所以具有更紧凑的结构和更小的体积，使本发明方案更加合适应用于穿戴产品上。
上述关于“连接”、“啮合”、“传输”、“驱动”是指两个齿轮接触并相互咬合并可以传输动力，关于方向的描述是因为假设发条盒是顺时针方向旋转上弦的，如果发条盒是逆时针方向旋转上弦，所述的方向应该调整为相反方向，上述对于本领域的普通技术人员是可以理解并自行解决的。
Claims (7)
1.一种智能穿戴设备发电装置，其特征是：由摆陀、换向齿轮组、发条盒、变速齿轮、发电机、支架组成，其工作原理是：摆陀连接到换向齿轮组，换向齿轮组输出固定方向的旋转力驱动发条盒上弦储存动力，发条盒释放动力时通过变速齿轮驱动发电机运行输出电力，再由智能穿戴设备控制其对锂电池或储电池充电和使用。
2.根据权利要求1 所述的一种智能穿戴设备发电装置，其特征是：所述的摆陀是一个可以自由摆动或旋转的扇形重锤零件，摆陀通过圆心位置的中心轴安装在支架上，摆陀中心轴设有齿轮将动力输出连接到换向齿轮组，摆陀可以是金属材料制造的，也可以是由塑料或陶瓷或碳纤维或合金或复合材料制造的。
3.根据权利要求1 所述的一种智能穿戴设备发电装置，其特征是：所述的换向齿轮组是由多个齿轮组成，它被安装在支架上并具有将顺时针或逆时针方向的旋转动力变换为固定方向的旋转动力输出，换向齿轮组将摆陀的运动力传输到发条盒并使其上弦，换向齿轮组的旋转输出方向可以是顺时针方向，也可以是逆时针方向，具体按发条盒的上弦方向而设计。
4.根据权利要求1 所述的一种智能穿戴设备发电装置，其特征是：所述的发条盒是一个使用弹性钢带卷绕而成的螺旋形组件，发条盒上弦时卷绕并压缩弹性钢带产生势能，发条盒释放势能时以反方向转动输出动力，所以具有储存动力和输出动力的功能，发条盒可以是设计成顺时针方向上弦，也可以是逆时针方向上弦。
5.根据权利要求4 所述的一种智能穿戴设备发电装置，其特征是：所述的发条盒可以是设计成空圆心圆圈形状，即发条盒圆心位置是开孔的，其构造上使用直径较大的空心轴代替实心轴，并使空心轴上下贯穿以安装和固定摆陀和轴承，使整体外形更加紧凑。
6.根据权利要求1所述的一种智能穿戴设备发电装置，其特征是：所述的变速齿轮是一个连接发条盒和发电机之间的齿轮，它安装在支架上把发条盒的转动力传输到发电机，驱使发电机按齿数的比例而变速运转。
7.根据权利要求1 所述的一种智能穿戴设备发电装置，其特征是：所述的发电机是一种由磁铁和铁芯和线圈和外壳组成的部件，它安装在支架上并由转子连接到变速齿轮，发电机受变速齿轮驱动使转子旋转将动能转换为电能输出，发电机的输出电流可以是直流的，也可以是交流的，发电机的输出电压等于或大于5V。
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