TW201737603A - 發電模組及應用其之穿戴式電子裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種發電模組，其包含導引件、線圈以及磁性滾體。其中前述導引件具有外壁與內腔，且內腔具有一延伸方向。線圈係環繞設置於導引件之外壁，而磁性滾體則係設置於導引件之內腔內且可沿著內腔之延伸方向往復滾動。當磁性滾體沿著內腔之延伸方向於內腔內往復滾動時，線圈之磁通密度改變而產生電流。

Description

發電模組及應用其之穿戴式電子裝置

本發明係有關於一種發電模組，特別是有關於一種利用磁性滾體滾動而產生電流之發電模組及應用其之穿戴式電子裝置。

隨著科技進步，人們日常生活中所使用的可攜式電子設備的種類越來越多，但市面上的電子設備通常需要以換電池、充電線連接插座或行動電源才能供給設備電源，但若手邊沒有上述相關設備時，供給電源這件事就變得相當困難。由此可知，人們對於電力的需求相對應地變得越來越即時，因此對於充電裝置的需求亦隨之增加。

發電機廣泛應用於各行各業，隨著少電池化運動的推廣，微小化高效能發電機的設計成為重要的課題。這類微小發電裝置可以裝設於隨身穿戴的用品，例如口袋內、鞋底或鞋面、眼鏡、手錶等，亦可作為緊急用電時的需求，例如照明或收音機及通訊等用品的電源。也因此前述可攜式電子設備除了使用預先充好電的行動電源作為充電裝外，使用前述小型、可攜的發電機也是未來走向。然而，小型發電裝置雖可以作為隨身電子產品的電源，但如何在有限的空間內產生足夠的發電功率且成本合理 的這些條件成為微小攜帶型發電裝置能否大量被推廣的重要關鍵。

目前習知的可攜式發電機中以電磁式發電機為主流，而電磁式發電機的驅動模式若以動子的運動型態而言，可分為連續旋轉式、擺動式、與往復式。往復式的設計較少，但許多場合的動力驅動最直接的型態就是直線往復運動，若刻意透過機構轉成迴轉運動會造成系統效率不彰。

然而，現有小型往復式發電裝置，其使用彈簧固定磁鐵，再使用人力將管體搖動，讓管體中的磁鐵可以有磁場轉變，再產生電流。亦即需要較大的動作使磁鐵移動造成磁通改變，而微小動作較無法產生足夠的電來供給負載使用，相當費力且使用上不太便利。此外，現有的往復式發電機尺寸較大，亦不適於現今可攜式電子設備輕薄小型化之訴求。

有鑒於此，本發明之一目的在於提供一種發電模組，其包含導引件、線圈以及磁性滾體。其中前述導引件具有外壁與內腔，且內腔具有一延伸方向。線圈係環繞設置於導引件之外壁，而磁性滾體則係設置於導引件之內腔內且可沿著內腔之延伸方向往復滾動。當磁性滾體沿著內腔之延伸方向於內腔內往復滾動時，線圈之磁通密度改變而產生電流。

依據本發明一實施例之發電模組，其中導引件之內腔的一剖面形狀可為呈圓形或矩形。

依據本發明一實施例之發電模組，其中磁性滾體可為一球形磁鐵。

依據本發明一實施例之發電模組，其中磁性滾體可為一碟形磁鐵。

依據本發明一實施例之發電模組，其更可包含一電流輸出接頭，且前述電流輸出接頭連接線圈以輸出電流。

依據本發明一實施例之發電模組，其更可包含一電流儲存單元，且前述電流儲存單元連接電流輸出接頭以儲存電流。

依據本發明一實施例之發電模組，其更可包含一整流單元，且前述整流單元分別連接電流輸出接頭與電流儲存單元。較佳地，前述整流單元可為一整流二極體。

依據本發明一實施例之發電模組，其中前述線圈可以至少一銅線環繞導引件之外壁而形成。

本發明之另一目的在於提供一種穿戴式電子裝置，且前述穿戴式電子裝置包含前述發電模組。

藉此，本發明是以滾體在圍繞有線圈的導引件中滾動達到磁通密度改變，進而產生電流。由於滾體較易受到微小動作影響，不需另外供給外力，只要穿戴部位移動，滾體就會因受到地心引力而在導引件中滾動而產生電流，能夠被廣泛應用於穿戴式電子裝置。

上述發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此發明內容並非本揭示內容的完整概述，且其用意並非在指出本發明實 施例的重要/關鍵元件或界定本發明的範圍。

100‧‧‧發電模組

200‧‧‧穿戴式電子裝置

10‧‧‧導引件

10a‧‧‧外壁

10b‧‧‧內腔

11‧‧‧線圈

12‧‧‧磁性滾體

13‧‧‧電流輸出接頭

14‧‧‧整流單元

15‧‧‧電流儲存單元

第一圖係繪示本發明一實施例之發電模組的架構示意圖。

第二A圖係繪示本發明一實施例之導引件與磁性滾體的示意圖。

第二B圖係繪示本發明另一實施例之導引件與磁性滾體的示意圖。

下述將更詳細討論本發明各實施方式。然而，此實施方式可為各種發明概念的應用，可被具體實行在各種不同的特定範圍內。特定的實施方式是僅以說明為目的，且不受限於揭露的範圍。

請參考第一圖，第一圖係繪示本發明一實施例之發電模組100的架構示意圖。如圖所示，本發明提供一種發電模組100，其包含導引件10、線圈11以及磁性滾體12，其中導引件10具有外壁10a與內腔10b，且內腔10b具有一延伸方向。再者，雖未圖示，導引件10於其內腔10b兩側更可設有開口而對外相連通，且於前述二開口外可設置有如彈簧或具有彈性之緩衝件如橡膠、軟質塑膠等，以加速後續磁性滾體於內腔內之往復運動。又或者，前述二開口外可僅設置一密封件以防止磁性滾體掉出。然而，本發明並不欲以前述任一實施例為限，亦即前述二開口外也可以分別設置一緩衝件與一密封件。

再者，如圖所示，線圈11則係環繞設置於導引件10的外壁10a。具體而言，線圈11係以至少一銅線採螺旋方式一圈一圈地沿著導引件10的外壁10a纏繞而成，其中由圓圈表示銅線的橫截面，而圓圈中具一點者則代表電流方向為流出螢幕，而圓圈中具叉叉者則代表電流方向乃流入螢幕。此外，線圈11可包含複數條銅線，亦即導引件10之外壁10a上的線圈11可由相互交疊之銅線所組成，其間或為緊密排列或可具有間隙，本發明並不欲以此為限。

請繼續參考第一圖，磁性滾體12係設置於導引件10之內腔10b內，且可沿著內腔10b的延伸方向往復滾動。此時，當磁性滾體12沿著內腔10b之延伸方向於內腔10b內往復滾動時，將改變線圈11之磁通密度進而產生電流。再者，磁性滾體12係包含至少兩相異之磁極區，即N極區與S極區，但本發明並不欲以此為限，亦即磁性滾體12亦可依據實際需要具有二個以上之磁極區。

請參考第二A圖與第二B圖，第二A圖係繪示本發明一實施例之導引件10與磁性滾體12的示意圖，第二B圖係繪示本發明另一實施例之導引件10與磁性滾體12的示意圖，且在第二A圖與第二B圖中為能清楚說明導引件10與磁性滾體間之配合而省略線圈11之繪示，合先敘明。首先，如第二A圖所示，導引件10之內腔10b的剖面形狀具體可為呈圓形，亦即導引件10為一圓管狀元件。此時，磁性滾體12相對應地可為一球形磁鐵，亦即磁性滾體12具體地可為磁珠。此外，磁性滾體12之直徑實質上小於或等於導引件10之內腔10b的內徑而易於導引件10之內腔10b中滾動，且更甚者磁性滾體12之表面可抵於導引件10之內腔10b的壁面以限制磁性滾體12僅沿 著內腔10b的延伸方向滾動。

再者，如第二B圖所示，在本發明之另一實施例中，導引件10之內腔10b的剖面形狀具體可為呈矩形，此時磁性滾體12相對應地可為一碟形磁鐵。具體而言，磁性滾體12之直徑實質上小於或等於導引件10之內腔10b的長度，且磁性滾體12之厚度實質上小於或等於導引件10之內腔10b的寬度而使磁性滾體12易於於內腔10b中滾動。更甚者，磁性滾體12之表面可抵於導引件10之內腔10b的壁面以限制磁性滾體12僅沿著內腔10b的延伸方向滾動。

請繼續參考第一圖，本發明之發電模組100更可包含一電流輸出接頭13、整流單元14以及電流儲存單元15。其中，電流輸出接頭13連接線圈以輸出電流，電流儲存單元15可直接連接電流輸出接頭13以儲存電流。然而，前述發電模組100更可在電流輸出接頭13與電流儲存單元15間加設整流單元14以穩定整體的電流電壓表現，且較佳地整流單元14可為一整流二極體。

本發明所提供之發電模組100基於前述揭露可知，當其產生之電流經由電流輸出接頭13、整流單元14而儲存於電流儲存單元15後，可再外接至一如穿戴式電子裝置200之電池(圖未示)以對其進行充電，或是直接作為穿戴式電子裝置的電力來源，且由於磁性滾體較易受到微小動作影響，不需另外供給外力，只要穿戴部位移動，磁性滾體就會因受到地心引力而在導引件中滾動而產生電流，因此相當適合被應用於穿戴式電子裝置。

綜上所述，本發明可以解決可攜式電子設備對於即時電力需求以及更換電池的問題，且使用者不需另外費力使往復式發電機充電， 只需日常活動就可以使磁性滾體在線圈內移動而產生電流。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧發電模組

200‧‧‧穿戴式電子裝置

10‧‧‧導引件

10a‧‧‧外壁

10b‧‧‧內腔

11‧‧‧線圈

12‧‧‧磁性滾體

13‧‧‧電流輸出接頭

14‧‧‧整流單元

15‧‧‧電流儲存單元

Claims (10)

1. 一種發電模組，包含：一導引件，具有一外壁與一內腔，且該內腔具有一延伸方向；一線圈，環繞設置於該導引件之該外壁；以及一磁性滾體，設置於該導引件之該內腔內且可沿著該內腔之該延伸方向往復滾動，其中當該磁性滾體沿著該內腔之該延伸方向於該內腔內往復滾動時，該線圈之一磁通密度改變而產生一電流。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發電模組，其中該導引件之該內腔的一剖面形狀為呈圓形或矩形。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發電模組，其中磁性滾體為一球形磁鐵。
4. 如申請專利範圍第2項所述之發電模組，其中該磁性滾體為一碟形磁鐵。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發電模組，更包含一電流輸出接頭，其中該電流輸出接頭連接該線圈以輸出該電流。
6. 如申請專利範圍第5項所述之發電模組，更包含一電流儲存單元，其中該電流儲存單元連接該電流輸出接頭以儲存該電流。
7. 如申請專利範圍第6項所述之發電模組，更包含一整流單元，其中該整流單元分別連接該電流輸出接頭與該電流儲存單元。
8. 如申請專利範圍第7項所述之發電模組，其中該整流單元係一整流二極體。
9. 如申請專利範圍第1項所述之發電模組，其中該線圈係以至少一銅線環繞該導引件之該外壁而形成。
10. 一種穿戴式電子裝置，其包含如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之發電模組。