TWI612761B

TWI612761B - 微型發電機

Info

Publication number: TWI612761B
Application number: TW105125906A
Authority: TW
Inventors: 吳世斌
Original assignee: 啓碁科技股份有限公司
Priority date: 2016-08-15
Filing date: 2016-08-15
Publication date: 2018-01-21
Also published as: US10581299B2; TW201806292A; US20180048214A1

Abstract

一種微型發電機，包括一偏心結構體、一發電磁組、一第一離合器以及一第一動能轉換單元。發電磁組設於該偏心結構體之中，其中，該發電磁組包括一心軸。第一離合器以可滑動的方式套設於該心軸。在一儲能模態下，該第一離合器連接該偏心結構體並與該偏心結構體連動，該偏心結構體之動能被儲存至該第一動能轉換單元，在一發電模態下，該第一離合器脫離該偏心結構體，該第一動能轉換單元轉動該心軸以使該發電磁組進行發電。

Description

微型發電機

本發明係有關於一種微型發電機，特別係有關於一種應用於穿戴裝置的微型發電機。

穿戴裝置產品(IOT)通常都非常小(手錶大小)，並且使用很小的鋰電池來做為電源。在習知技術中，在正常使用的情況下，鋰電池僅能提供約3~5天的工作壽命。尤其在寵物/人追蹤器(Pet/Kid Tracker)產品上，貓狗/小孩的活動量很大，也很容易走失，如果只有3~5天的電力壽命，可能走失的寵物/小孩還沒有找回，追蹤器就已經沒電了。

本發明係為了欲解決習知技術之問題而提供之一種微型發電機，包括一偏心結構體、一發電磁組、一第一離合器以及一第一動能轉換單元。發電磁組部分設於該偏心結構體之中，其中，該發電磁組包括一心軸及一第一心軸齒輪，其中該心軸及該第一心軸齒輪連動轉動。第一離合器可軸向滑動地套設於該心軸，並與該第一心軸齒輪連動轉動。第一動能轉換單元連接該發電磁組之該第一心軸齒輪，其中在一儲能模態下，該第一離合器連接該偏心結構體並與該偏心結構體及該第一心軸齒輪連動，以帶動該第一動能轉換單元，藉此將該偏心結構體之動能被儲存至該第一動能轉換單元，在一發電模態下，該第一離合器脫離該偏心結構體，該第一動能轉換單元帶動該心軸轉動以使該發電磁組進行發電。

在一實施例中，該發電磁組之該第一心軸齒輪係以可滑動的方式套設於該心軸，該第一動能轉換單元包括一第一發條齒輪、一第一單向止擋件、一第一發條以及一第一切換機構，該第一動能轉換單元係藉由該第一發條齒輪嚙合以連動該第一心軸齒輪，該第一發條連動該第一發條齒輪，該第一切換機構連接該第一發條，在該儲能模態下，該第一單向止擋件抵接該第一發條齒輪，在該發電模態下，該第一切換機構推動該第一離合器脫離該偏心結構體，同時，該第一離合器推使該第一單向止擋件脫離該第一發條齒輪。

在一實施例中，該第一心軸齒輪以及該第一發條齒輪為棘輪，在該儲能模態下，該第一發條齒輪朝一第一方向轉動，在該發電模態下，該第一發條齒輪朝一第二方向轉動，該第一方向相反於該第二方向。

在一實施例中，該發電磁組包含一馬達，其中該馬達包括共軸設置之一定子單元以及一轉子單元，該定子單元設於該偏心結構體中，該心軸穿設且連動該轉子單元。

在一實施例中，該第一切換機構包括一第一撥桿以及一第一推頂件，該第一撥桿連接該第一發條，當該微型發電機從該儲能模態被切換至該發電模態時，該第一發條驅使該第一撥桿位移並推動該第一推頂件，該第一推頂件推升該第一離合器，使該第一離合器脫離該偏心結構體。

在一實施例中，該第一發條為扭力彈簧，該第一發條包括一第一外圈，該第一撥桿包括一第一夾持件，該第一夾持件夾持於該第一外圈。

在一實施例中，該微型發電機更包括一定位軸，該第一發條齒輪樞設於該定位軸，該第一撥桿可滑動地樞設於該定位軸。

在一實施例中，該第一撥桿包括一第一樞接槽，該第一撥桿透過該第一樞接槽可滑動地樞設於該定位軸。

在一實施例中，該第一離合器包括一第一離合器定位部，該偏心結構體包括一第一偏心結構體定位部，在該儲能模態下，該第一離合器定位部連接該第一偏心結構體定位部，在該發電模態下，該第一離合器定位部脫離該第一偏心結構體定位部。

在一實施例中，該微型發電機更包括一第二離合器以及一第二動能轉換單元。第二離合器可軸向滑動地套設於該心軸。在該儲能模態下，該第二離合器連接該偏心結構體並與該偏心結構體連動，該偏心結構體之動能被儲存至該第二動能轉換單元，在該發電模態下，該第二離合器脫離該偏心結構體，該第二動能轉換單元轉動該心軸以使該發電磁組進行發電，其中，該偏心結構體位於該第一離合器與該第二離合器之間。

在一實施例中，該微型發電機更包括一整流濾波單元以及一充電晶片。該發電磁組耦接該整流濾波單元，該整流濾波單元耦接該充電晶片，該充電晶片耦接一儲電元件。

本發明實施例之微型發電機利用寵物/小孩的高活動量特性進行發電，只要寵物/小孩有活動，就可以隨時24小時自動充電，使得追蹤器產品的電力壽命時間無限延長，增加找回寵物的無限可能性。

P‧‧‧微型發電機

1‧‧‧外殼

11‧‧‧第一殼體

12‧‧‧第二殼體

13‧‧‧定位軸

21‧‧‧偏心結構體

211‧‧‧第一偏心結構體定位部

22‧‧‧發電磁組

221‧‧‧心軸

222‧‧‧第一心軸齒輪

223‧‧‧定子單元

224‧‧‧轉子單元

23‧‧‧導電軌道

3‧‧‧第一離合器

31‧‧‧第一離合器定位部

4‧‧‧第一動能轉換單元

41‧‧‧第一發條齒輪

42‧‧‧第一單向止擋件

43‧‧‧第一發條

431‧‧‧第一外圈

44‧‧‧第一切換機構

441‧‧‧第一撥桿

442‧‧‧第一推頂件

443‧‧‧第一夾持件

444‧‧‧第一樞接槽

5‧‧‧第二離合器

6‧‧‧第二動能轉換單元

71‧‧‧整流濾波單元

72‧‧‧充電晶片

73‧‧‧儲電元件

74‧‧‧電刷

81‧‧‧第一彈簧

82‧‧‧第二彈簧

φ 1‧‧‧第一方向

φ 2‧‧‧第二方向

第1圖係顯示本發明實施例之微型發電機的整體架構。

第2A圖係顯示本發明實施例之微型發電機的主要結構在儲能模態下的情形。

第2B圖係顯示本發明實施例之微型發電機的主要結構在儲能模態下的另一視角。

第3A圖係顯示本發明實施例之微型發電機的主要結構在發電模態下的情形。

第3B圖係顯示本發明實施例之微型發電機的主要結構在發電模態下的另一視角。

第4圖係顯示本發明實施例之偏心結構體及發電磁組的示意圖。

第5A圖係顯示本發明實施例之第一撥桿的局部結構。

第5B圖本發明實施例之第一離合器的局部結構。

第6A圖係顯示本發明實施例之微型發電機的電路方塊圖。

第6B圖係顯示本發明實施例之微型發電機的導電軌道以及電刷。

參照第1圖，其係顯示本發明實施例之微型發電機 P的整體架構，包括外殼1、偏心結構體21、發電磁組22、第一離合器3、第一動能轉換單元4、第二離合器5以及第二動能轉換單元6。外殼1由第一殼體11以及第二殼體12所構成。該偏心結構體21、該發電磁組22、該第一離合器3、該第一動能轉換單元4、該第二離合器5以及該第二動能轉換單元6係設於該外殼1之中。該偏心結構體21位於該第一離合器3與該第二離合器5之間。發電磁組22部分設於該偏心結構體21之中，其中，該發電磁組22包括一心軸221。第一離合器3以可滑動的方式套設於該心軸221。

寵物或小孩的運動會造成偏心結構體21的轉動，在一儲能模態下，該第一離合器3連接該偏心結構體21並與該偏心結構體21連動，該偏心結構體21之動能被儲存至該第一動能轉換單元4；同樣的，該第二離合器5連接該偏心結構體21並與該偏心結構體21連動，該偏心結構體21之動能被儲存至該第二動能轉換單元6。而，在一發電模態下，該第一離合器3脫離該偏心結構體21，該第一動能轉換單元4轉動該心軸221以使該發電磁組22進行發電；同樣的，該第二離合器5脫離該偏心結構體21，該第二動能轉換單元6轉動該心軸221以使該發電磁組22進行發電。

在此實施例中，離合器以及動能轉換單元的數量為兩組，然而，上述揭露並未限制本創作，離合器、發電磁組以及動能轉換單元的數量亦可能為一組或多組。為了簡化說明，以下實施例僅針對該第一離合器3以及該第一動能轉換單元4的細部節構進行說明。

參照第1圖及第4圖，在一實施例中，該發電磁組22包括該心軸221、一第一心軸齒輪222、一定子單元223、一轉子單元224，其中該定子223及該轉子224可為一馬達。該第一心軸齒輪222以軸向可滑動的方式套設於該心軸221，且可與心軸221連動轉動，該第一動能轉換單元4包括一第一發條齒輪41、一第一單向止擋件42、一第一發條43以及一第一切換機構44。

第2A圖係顯示本發明實施例之微型發電機的主要結構在該儲能模態下的情形。第3A圖係顯示本發明實施例之微型發電機的主要結構在該發電模態下的情形。參照第1、2A、3A圖，無論在儲能狀態下或發電狀態下，該第一發條齒輪41嚙合該第一心軸齒輪222，該第一發條43連動該第一發條齒輪41，且該第一切換機構44連接該第一發條43。

該第一心軸齒輪222係具有彈性的棘輪，且其齒形具有斜度，故在該儲能模態下，當該第一單向止擋件42止擋該第一發條齒輪41，使該第一發條齒輪41無法朝一方向旋轉時，該第一心軸齒輪222仍能被該偏心結構體21帶動而朝該第一發條齒輪41被止擋的該方向旋轉。

第2B圖係顯示本發明實施例之微型發電機的主要結構在該儲能模態下的另一視角。搭配參照第2A、2B圖，在該儲能模態下，該第一單向止擋件42抵接該第一發條齒輪41，該偏心結構體21位移時，帶動該第一離合器3以及該第一心軸齒輪222旋轉，使第一心軸齒輪222帶動該第一發條齒輪41單向旋轉；該第一發條齒輪41連動該第一發條43，藉以將動能轉化為彈性能儲存於該第一發條43中。

第3B圖係顯示本發明實施例之微型發電機的主要結構在該發電模態下的另一視角。搭配參照第3A、3B圖，在該發電模態下，該第一切換機構44推動該第一離合器3脫離該偏心結構體21，該第一離合器3同時推使該第一單向止擋件42脫離該第一發條齒輪41。藉此，儲存於該第一發條43的彈性能得以被釋放以轉動該第一發條齒輪41，該第一發條齒輪41轉動該第一心軸齒輪222，使得該發電磁組22的馬達的轉子單元224轉動進行發電。

在上述實施例中，該第一心軸齒輪222以及該第一發條齒輪41為棘輪。參照第2A、2B、3A及3B圖，在該儲能模態下，該第一發條齒輪41朝一第一方向φ 1轉動，在該發電模態下，該第一發條齒輪42朝一第二方向φ 2轉動，該第一方向φ 1相反於該第二方向φ 2。

第4圖係顯示本發明實施例之發電磁組的示意圖。在一實施例中，該發電磁組22的該馬達的該定子單元223設於該偏心結構體，該轉子單元224的軸心為該心軸221。定子單元223與轉子單元224共軸設置。第4圖之發電磁組僅為示例，該發電磁組22的設計及形式可以適度變化。在此實施例中，所述定子單元以及轉子單元並非用於限制永磁元件以及繞線組的設置位置，例如繞線組可設置於定子單元，亦可能被設置於轉子單元。

參照第1圖，在此實施例中，該第一切換機構44包括一第一撥桿441以及一第一推頂件442，該第一撥桿441連接該第一發條43。當該微型發電機從該儲能模態被切換至該發電模態時，該第一發條43連動該第一撥桿441，使該第一撥桿441推動該第一推頂件442，該第一推頂件442推升該第一離合器3，使該第一離合器3脫離該偏心結構體21。在一實施例中，該第一推頂件442樞接該第一殼體11。

在此實施例中，該第一發條43為扭力彈簧，該第一發條43包括一第一外圈431，該第一撥桿441包括一第一夾持件443，該第一夾持件443夾持於該第一外圈431。在不同的實施例中，該第一撥桿441亦可以凸柱或其他形式連接該第一發條43。

參照第1圖，在此實施例中，該微型發電機P更包括一定位軸13，在此實施例中，該定位軸13設於第二殼體12，該第一發條齒輪41樞設於該定位軸13，該第一撥桿441可滑動地樞設於該定位軸13。

參照第5A圖，其係顯示第一撥桿441的局部結構。在一實施例中，該第一撥桿441包括一第一樞接槽444，該第一撥桿441透過該第一樞接槽444可滑動地樞設於該定位軸13。

參照第5B圖，其係顯示第一離合器3的局部結構。在一實施例中，該第一離合器3包括第一離合器定位部31(在此實施例中為凹洞)，該偏心結構體21包括第一偏心結構體定位部211(在此實施例中為凸柱)。在該儲能模態下，該第一離合器定位部31連接該第一偏心結構體定位部211，在該發電模態下，該第一離合器定位部31與該第一偏心結構體定位部211分離。

參照第6A圖，在一實施例中，該微型發電機更包括一整流濾波單元71以及一充電晶片72。該發電磁組22耦接該整流濾波單元71，該整流濾波單元71耦接該充電晶片72，該充電晶片72耦接一儲電元件73。該儲電元件73可以為鋰電池。在一實施例中，整流濾波單元71以及充電晶片72可以被設置於一電路板之上，該電路板可以被設置於該第一動能轉換單元以及該第二動能轉換單元之間。

參照第6B圖，在一實施例中，該發電磁組所產生的電能可以透過導電軌道23以及電刷74導出，因此可避免電線纏繞的問題。

參照第1圖，在一實施例中，該微型發電機P更包括一第一彈簧81以及一第二彈簧82設置於第二殼體12上，當該偏心結構體21處於一第一方位時，該第一彈簧81推頂該偏心結構體21，當該偏心結構體21處於一第二方位時，該第二彈簧82推頂該偏心結構體21。第一彈簧81以及第二彈簧82可限制該偏心結構體21的擺動幅度，並提高能量轉換效率。在不同的實施例設計中，第一彈簧81以及第二彈簧82亦可提供避免電線纏繞的功能。

雖然本發明已以具體之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技術者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，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。