CN203933334U - 具有蓄电功能的发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有蓄电功能的发电装置，包括密闭的壳体、永磁体和所述永磁体的复位弹簧，所述壳体内安装有蓄电装置和发电装置，所述蓄电装置包括依次连接的整流稳压电路和蓄电单元，所述整流稳压电路的输入端与所述发电装置的输出端连接，所述壳体上设有电源输出接口，所述蓄电单元的输出端连接所述电源输出接口，所述发电装置包括固定的绕组和可动的永磁体，所述绕组内设有可供所述永磁体往复移动的磁体通道，所述永磁体设置在所述磁体通道内，所述绕组设有输出线作为所述发电装置的输出端，所述磁体通道采用立式结构，所述磁体通道为竖向的直磁体通道。本实用新型可以利用外部振动产生电能，并将所产生的电能自动存储到蓄电单元中，便于后续的使用。

Description

具有蓄电功能的发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种发电装置，具体涉及一种利用人体、车辆或船舶颠簸过程中产生的势能发电且具有蓄电功能的发电装置。

背景技术

现有充电装置一般本身可自带一定的电量，通过导线与手机等电子产品相连，可为手机等电子产品充电，但充电装置自身所储存的电量是有限度的，在充电装置的电量全部消耗的情况下，需通过电源为充电装置补充电量，当使用者在野外等没有电源的情况下，充电装置将无法补充电量导致不能使用，影响手机等电子产品的电量补充。

在实际生活中，人体的正常行走和奔跑以及汽车或轮船在行驶过程中的颠簸均会产生部分势能，这些看似边缘而零散的“废能量”广泛存在，但往往不被人们所重视而没有被有效利用，造成了能量的浪费。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种具有蓄电功能的发电装置，能够收集这些“废能量”，并将之转化为电能存储便于后续使用。

本实用新型所采用的技术方案：

一种具有蓄电功能的发电装置，包括密闭的壳体，所述壳体内安装有蓄电装置和发电装置，所述蓄电装置包括依次连接的整流稳压电路和蓄电单元，所述整流稳压电路的输入端与所述发电装置的输出端连接，所述壳体上设有电源输出接口，所述蓄电单元的输出端连接所述电源输出接口，所述发电装置包括固定的绕组和可动的永磁体，所述绕组内设有可供所述永磁体往复移动的磁体通道，所述永磁体设置在所述磁体通道内，所述绕组设有输出线作为所述发电装置的输出端。

通常，所述发电装置内还可以设有促使所述永磁体复位于所述磁体通道中部的复位弹簧。

通常，所述绕组为有铁芯绕组或者为无铁芯绕组，所述有铁芯绕组绕制在铁芯上，所述铁芯固定安装在所述壳体内，所述无铁芯绕组固定安装在所述壳体内。

通常，所述磁体通道采用立式结构，所述磁体通道为竖向的直磁体通道。

优选的，所述复位弹簧为下列任意一种或下列两种的组合：

（1）上端固定、下端连接所述永磁体的悬挂弹簧；

（2）下端固定、上端连接所述永磁体的支撑弹簧。

优选的，所述发电装置还包括缓冲装置，当所述复位弹簧为悬挂弹簧时，所述缓冲装置设置在所述磁体通道的底部，当所述复位弹簧为支撑弹簧时，所述缓冲装置设置在所述磁体通道的顶端，所述缓冲装置采用下列任意一种或多种：

（1） 所述缓冲装置为竖直的缓冲弹簧；

（2） 所述缓冲装置为弹性胶垫；

（3） 所述永磁体缓冲装置为缓冲永磁体，所述缓冲永磁体的上端和下端的磁极分别与所述永磁体的上端和下端的磁极相反。

此外，所述发电装置还包括第二缓冲装置，所述第二缓冲装置为第二缓冲永磁体，所述第二缓冲永磁体的上端和下端的磁极分别与所述永磁体的上端和下端的磁极相反，当所述复位弹簧为悬挂弹簧时，所述第二缓冲装置设置在所述磁体通道的顶端，当所述复位弹簧为支撑弹簧时，所述第二缓冲装置设置在所述磁体通道的底部。

优选的，所述发电装置还包括永磁体导向装置，所述永磁体导向装置采用下列任意一种：

（1） 所述导向装置为内套筒，所述内套筒的内壁为圆柱形光滑内壁，其筒内空间构成所述磁体通道，所述绕组位于所述内套筒外；

（2） 所述导向装置为内套筒，所述内套筒的内壁为带有一个或多个竖向凹槽的圆柱形内壁，所述绕组位于所述内套筒外，所述永磁体上设有与所述凹槽配合的导向结构；

（3） 所述导向装置为由若干竖向导向杆构成的导向框，所述构成导向框的若干导向杆圆周分布，其围成的空间构成所述磁体通道，所述绕组位于所述导向框外；

（4） 所述导向装置为单一的竖向导向杆，所述永磁体设有竖向中央通孔，套在所述单一的竖向导向杆上；

（5） 所述导向装置为多个竖向导向杆，所述多个竖向导向杆相对于磁体通道轴线旋转对称分布，所述永磁体上设有多个分别与所述各导向杆对应的竖向通孔/凹槽，并通过这些竖向通孔或凹槽套在所述多个竖向导向杆上。

通常，所述绕组的数量可以为若干个，若干个所述绕组并联设置。

所述蓄电单元可以为移动电源组件，其包括控制电路及若干个串联或并联的电芯或充电电池组，若干个串联或并联的充电电池组，所述发电装置的数量可以为若干个，若干个所述发电装置并排设置在所述壳体内。

本实用新型的有益效果：

本实用新型可以利用外部承载物体的运动，例如人体、动物正常行走和奔跑以及汽车或轮船在行驶过程中的颠簸，带动壳体以及与壳体固定连接的绕组相对于永磁体运动，这种运动可视为永磁铁在磁体通道内相对有绕组的运动， 并且在永磁体的运动过程中，绕组切割永磁体的磁力线，从而产生电能，本发明可以有效地回收物体在运动过程中所产生的部分动/势能，并将所产生的电能自动存储到蓄电单元中，便于后续的使用。

复位弹簧的使用，使得永磁体在磁体通道内往复运动，减少永磁体运动过程中能量的损失，提高能量转化率，有铁芯绕组增强磁场强度，提高能量转化率。

磁体通道为竖向的直磁体通道，限定永磁体在竖直方向上运动，适应了人跑跳和车船颠簸等常见使用环境下在垂直方向上的外部振动情况，提高物体运动中的动/势能转化为永磁体动能的转化率，从而提高电能的转化率。

缓冲装置和第二缓冲装置的设置，可以避免永磁体往复运动幅度过大时，永磁体的冲力过大而造成损坏（如永磁体因受到冲击而消磁），缓冲装置和第二缓冲装置对永磁体会产生一定的反作用力，使多余的势能不至于全部被浪费掉，既减少了能量的损失，又可对装置起到保护作用，延长使用寿命。

导向装置的设置，能够限定永磁体的运动轨迹，防止其在运动过程中与磁体通道内壁的碰触，提高能量转化率。

采用若干个绕组且并联设置，当其中一个或部分绕组出现故障时，不会影响装置的正常工作。

设置若干个发电装置能够加快本实用新型的自充电过程。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施方式的示意图；

图2是本实用新型的第二种实施方式的示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型提供了一种具有蓄电功能的发电装置，包括密闭的壳体1，所述壳体内安装有蓄电装置和发电装置，所述蓄电装置包括依次连接的整流稳压电路和蓄电单元，所述整流稳压电路的输入端与所述发电装置的输出端连接，所述壳体上设有电源输出接口9，所述蓄电单元的输出端连接所述电源输出接口，所述壳体上设置所述输出端口的位置可以安装有可拆卸的防水塞。

所述发电装置包括固定的绕组4和可动的永磁体3，所述绕组内设有可供所述永磁体往复移动的磁体通道，所述永磁体设置在所述磁体通道内，所述绕组设有输出线作为所述发电装置的输出端。本实用新型可以利用人体、动物正常行走和奔跑以及汽车或轮船在行驶过程中的颠簸带动永磁体在磁体通道中不断往复运动，永磁体在往复运动的过程中绕组不断切割永磁体的磁力线，从而产生电能，可以有效地回收物体在运动过程中所产生的部分势能，并将所产生的电能自动存储到蓄电单元中，便于后续使用。

所述绕组为有铁芯绕组或者为无铁芯绕组，当所述绕组为有铁芯绕组时，所述磁体通道设置在所述铁芯内。有铁芯绕组增强了磁场强度，从而提高永磁体移动过程中的能量转化率。

所述发电装置还可以包括永磁体导向装置，所述永磁体导向装置可采用下列任意一种：

（1） 所述导向装置为内套筒，所述内套筒的内壁为圆柱形光滑内壁，其筒内空间构成所述磁体通道，所述绕组位于所述内套筒外；

（2） 所述导向装置为内套筒，所述内套筒的内壁为带有一个或多个竖向凹槽的圆柱形内壁，所述绕组位于所述内套筒外，所述永磁体上设有与所述凹槽配合的导向结构；凹槽的设置，便于永磁体在做作往复运动时其上下空间内的气流置换，从而减小空气阻力对永磁体运动的影响，同时还可减轻装置的自重。

（3） 所述导向装置为由若干竖向导向杆构成的导向框，构成所述构成导向框的若干导向杆圆周分布，其围成的空间构成所述磁体通道，所述绕组位于所述导向框外；

（4） 所述导向装置为单一的竖向导向杆，所述永磁体设有竖向中央通孔，套在所述单一的竖向导向杆上；采用该方式简化本实用新型的结构，节约成本。

（5） 所述导向装置为多个竖向导向杆，所述多个竖向导向杆相对于磁体通道轴线旋转对称分布，所述永磁体上设有多个分别与所述各导向杆对应的竖向通孔/凹槽，并通过这些竖向通孔或凹槽套在所述多个竖向导向杆上。

所述永磁体上可以连接有使所述永磁***于所述磁体通道中部的复位弹簧，复位弹簧的使用，使得永磁体在磁体通道内往复运动，减少永磁体运动过程中能量的损失，提高能量转化率。

所述磁体通道优选立式结构，即可为竖向的直磁体通道，由于永磁体在正常工作的过程中，其受颠簸的力量方向主要在竖直的方向上，竖向的磁体通道，可提高其势能转化为磁体动能的转化率，从而提高电能的转化率。

所述复位弹簧可以为以下几种方式：

（1） 优选上端固定、下端连接所述永磁体的悬挂弹簧7（复位弹簧），所述悬挂弹簧的上端可直接固定在所述导向装置上或间接通过固定横梁5固定在导向装置内，即悬挂弹簧的上端固定连接在固定横梁上，固定横梁固定在所述导向装置上，所述固定横梁位于所述永磁体的上方。采用悬挂弹簧可充分利用永磁体自身的重力，提高电能的转化率。

（2） 下端固定、上端连接所述永磁体的支撑弹簧（复位弹簧），所述支撑弹簧的下端可直接固定连接在所述导向装置的底座6上。

（3） 所述复位弹簧同时包括悬挂弹簧和支撑弹簧，其设置方式分别依照上上面两种方式。

所述发电装置内还可设有缓冲装置，当所述复位弹簧仅为悬挂弹簧时，所述缓冲装置设置在所述磁体通道的底部，当所述复位弹簧仅为支撑弹簧时，所述缓冲装置设置在所述磁体通道的顶端，所述缓冲装置采用下列任意一种或多种：

（1） 所述缓冲装置为竖直的缓冲弹簧8；在永磁体的动能较大的情况下，设置缓冲弹簧，永磁体运动使得弹簧拉伸的过程中，永磁体的动能和势能一部分转化为电能，一部分转化为复位弹簧的弹性势能，剩下的转化为缓冲弹簧的弹性势能，直至永磁体的动能为零，然后缓冲弹簧的弹性势能和悬挂弹簧的弹性势能共同作用永磁体动能并使永磁体反向运动，转化为永磁体的动能和势能以及电能。缓冲弹簧的设置，能够有效防止永磁体与导向装置底座和上盖2的碰撞，避免永磁体消磁，还能够减小永磁体在与缓冲弹簧接触的过程当中的能量的损失。缓冲弹簧的材料优选非铁磁性材料，减小其对永磁体的影响。

（2） 所述缓冲装置为弹性胶垫；弹性胶垫的设置，可以实现永磁体与导向装置的底座和上盖的软碰撞，能够有效防止永磁体消磁状况的出现，但该过程的能量损失较大。弹性胶垫的材料优选尼龙、橡胶等。

（3） 所述永磁体缓冲装置为缓冲永磁体，所述缓冲永磁体的上端和下端的磁极分别与所述永磁体的上端和下端的磁极相反。利用同性磁极互相排斥的原理，在永磁体运动使得复位弹簧拉伸的过程中，受到缓冲永磁体的排斥力，其速度减小，其距离缓冲永磁体距离越近，他们之间的排斥力就越大，直至永磁体速度为零，此时他们之间的排斥力以及悬挂弹簧的弹性势能将推动永磁体反向运动，缓冲永磁体的设置，能够基本完全避免永磁体与底座或上盖的碰撞，避免永磁体消磁，且基本保证永磁体能量基本没有损失。

此外，所述发电装置内还设有第二缓冲装置，所述第二缓冲装置为第二缓冲永磁体，所述第二缓冲永磁体优选为环形永磁体，且所述复位弹簧穿过所述第二缓冲永磁体的中心，所述第二缓冲永磁体的上端和下端的磁极分别与所述永磁体的上端和下端的磁极相反，当所述复位弹簧仅为悬挂弹簧时，所述第二缓冲装置设置在所述磁体通道的顶端，当所述复位弹簧仅为支撑弹簧时，所述第二缓冲装置设置在所述磁体通道的底部。第二缓冲装置和缓冲装置的设置，可同时避免永磁体与导向转轴的上盖和底座的碰撞，从根本上避免永磁体因动能过大而碰撞造成的永磁体的消磁，延长本实用新型的使用寿命。

当复位弹簧同时包括悬挂弹簧和支撑弹簧时，可参照第二缓冲永磁体的设置方式，同时在导向装置的上盖和底座上设置环形永磁体。

在所述复位弹簧包括悬挂弹簧的情况下，且所述悬挂弹簧通过固定横梁固定在所述导向装置内，其悬挂弹簧的位置可调节。在此仅针对导向装置的第二种方式进行描述：

所述凹槽的数量可以为若干个，均匀分布在所述内套筒的内壁上，每个所述凹槽的上部或下部均可以设有上下排列且数量相同的若干个横梁螺栓孔，每个所述凹槽上的若干个横梁螺栓孔的高度一一对应，所述固定横梁可以通过与所述横梁螺栓孔相配合的螺栓固定安装在所述导轨内。

进一步的，每个所述凹槽的中部均可以设有上下排列且数量相同的若干个绕组螺栓孔，每个所述凹槽上的若干个绕组螺栓孔的高度可以一一对应，所述绕组可以通过与所述绕组螺栓孔相配合的螺栓固定安装在所述内套筒的外侧。

通常，所述固定横梁的中心位置可以设有上下贯穿的螺孔，所述螺孔可以内旋接有与其配合的调节螺栓，所述悬挂弹簧的另一端与所述调节螺栓连接。

凹槽内横梁螺栓孔、绕组螺栓孔的设计，使得可以通过与这些螺栓孔配合的螺栓共同来调整固定横梁及绕组的高度，再配合通过设置在固定横梁中心位置的调节螺栓对悬挂弹簧的微调，可以保证永磁体与绕组在相对静止状态下的位置基本一致（优选永磁体的上表面与绕组的上端面处于同一水平面内），使得永磁体在做往复运动时绕组能够有效切割永磁体的全部或尽可能多的磁力线，从而保证效能。

导向装置的其他设置方式均可以依照上述永磁体调节方式的设置方式进行设置，在此不再敖述。

通常，所述永磁体可以通过吊篮与所述导向装置配合，所述永磁体固定在所述吊篮内部，所述吊篮可以与所述悬挂弹簧的下端连接，所述吊篮的上下沿均可以设置成圆角或坡角。将永磁体设置在吊篮内部，便于永磁体更换，吊篮的上下沿均设置成圆角或坡角，在永磁体的往复运动过程中可以减小与导轨内壁的摩擦，降低能量损失。

所述吊篮可以为轻质、坚固、防腐、耐磨的非铁磁性材料，如表面做过硬化处理的铝合金或奥氏体不锈钢等。

当然，所述永磁体也可以通过螺栓连接的方式或通过强力胶胶接的方式与所述悬挂弹簧的下端连接。

优选的，所述绕组的数量为若干个，若干个所述绕组并联设置。采用若干个绕组且并联设置，当其中一个或部分绕组出现故障时，不会影响装置的正常工作。

所述壳体优选密闭防水，可以采用玻璃钢、碳纤维、树脂或塑料等轻质、坚固、稳定、防腐、耐磨材料，也可以采用非铁磁性金属材料，如铝合金、奥氏体不锈钢等。壳体采用非磁性材料能够减小对永磁体运动过程的影响；此外密闭的壳体还能够保护其内部永磁体和绕组等内部构件，防止雨雪天气对本实用新型的影响。

另外，导轨和固定横梁等采用非磁性材料，能够防止对永磁体运动过程中的影响，永磁体可以采用钕铁硼永磁体或天然磁石。

进一步的，所述壳体可以为圆柱形、方柱形、扁平体或圆弧扁体等。

所述蓄电单元的输出端也可直接连接延伸至壳体外的输出导线，此时所述壳体上设有供所述输出导线穿过的通孔，所述输出导线与所述通孔的孔壁之间进行密封处理。

所述蓄电单元可以为移动电源组件，其包括控制电路及若干个串联或并联的电芯或充电电池组，所述电源输出接口可以包括通用USB端口、可调节电压输出端口（如直流3V、6V、12V等）或调压分电器等，所述电源输出接口输出的为低电压，可以为多种接口及多档位电压。除为常用移动电子设备充电外，还可以为使用充电电池的手持电台、GPS定位仪、照明灯具等设备充供电。

所述发电装置的数量可以为若干个，若干个所述发电装置并排设置在所述壳体内，设置若干个发电装置可以加快本实用新型的自充电过程。参见图2，所述发电装置的数量为2个，2个所述发电装置分别设置在所述壳体内的左侧和右侧，所述蓄电装置设置在二者之间的空腔的下部，所述电源输出接口设置在上部的壳体上。

本实用新型构造简单、性能可靠，无机械传动部件，可将自然状态下的零散势能直接转换成电能，实现积少成多、聚沙成塔之效能，并能为多种移动电子设备供电，尤其适用于户外运动人员。本实用新型在野生动物保护领域更具有十分重要的实用价值，可以解决长期以来困扰GPS项圈技术发展的电力支撑问题。

Claims (9)

1.一种具有蓄电功能的发电装置，其特征在于：包括密闭的壳体，所述壳体内安装有蓄电装置和发电装置，所述蓄电装置包括依次连接的整流稳压电路和蓄电单元，所述整流稳压电路的输入端与所述发电装置的输出端连接，所述壳体上设有电源输出接口，所述蓄电单元的输出端连接所述电源输出接口，所述发电装置包括固定的绕组和可动的永磁体，所述绕组内设有可供所述永磁体往复移动的磁体通道，所述永磁体设置在所述磁体通道内，所述绕组设有输出线作为所述发电装置的输出端，所述磁体通道采用立式结构，所述磁体通道为竖向的直磁体通道。

2.根据权利要求1所述的具有蓄电功能的发电装置，其特征在于：发电装置内还设有促使所述永磁体复位于所述磁体通道中部的复位弹簧。

3.根据权利要求2所述的具有蓄电功能的发电装置，其特征在于：所述绕组为有铁芯绕组或者为无铁芯绕组，所述有铁芯绕组的线圈绕制在铁芯上，所述铁芯固定安装在所述壳体内，所述无铁芯绕组固定安装在所述壳体内。

4.根据权利要求3所述的具有蓄电功能的发电装置，其特征在于：所述复位弹簧为下列任意一种或下列两种的组合：

（1）上端固定、下端连接所述永磁体的悬挂弹簧；

（2）下端固定、上端连接所述永磁体的支撑弹簧。

5.根据权利要求4所述的具有蓄电功能的发电装置，其特征在于：所述发电装置还设有缓冲装置，当所述复位弹簧为悬挂弹簧时，所述缓冲装置设置在所述磁体通道的底部，当所述复位弹簧为支撑弹簧时，所述缓冲装置设置在所述磁体通道的顶端，所述缓冲装置采用下列任意一种或多种：

（1）所述缓冲装置为竖直的缓冲弹簧；

（2）所述缓冲装置为弹性胶垫；

（3）所述永磁体缓冲装置为缓冲永磁体，所述缓冲永磁体的上端和下端的磁极分别与所述永磁体的上端和下端的磁极相反。

6.根据权利要求5所述的具有蓄电功能的发电装置，其特征在于：所述发电装置还设有第二缓冲装置，所述第二缓冲装置为第二缓冲永磁体，所述第二缓冲永磁体的上端和下端的磁极分别与所述永磁体的上端和下端的磁极相反，当所述复位弹簧为悬挂弹簧时，所述第二缓冲装置设置在所述磁体通道的顶端，当所述复位弹簧为支撑弹簧时，所述第二缓冲装置设置在所述磁体通道的底部。

7.根据权利要求4-6中任一项权利要求所述的具有蓄电功能的发电装置，其特征在于：所述发电装置还包括永磁体导向装置，所述永磁体导向装置采用下列任意一种：

（1）所述导向装置为内套筒，所述内套筒的内壁为圆柱形光滑内壁，其筒内空间构成所述磁体通道，所述绕组位于所述内套筒外；

（2）所述导向装置为内套筒，所述内套筒的内壁为带有一个或多个竖向凹槽的圆柱形内壁，所述绕组位于所述内套筒外，所述永磁体上设有与所述凹槽配合的导向结构；

（3）所述导向装置为由若干竖向导向杆构成的导向框，所述构成导向框的若干导向杆圆周分布，其围成的空间构成所述磁体通道，所述绕组位于所述导向框外；

（4）所述导向装置为单一的竖向导向杆，所述永磁体设有竖向中央通孔，套在所述单一的竖向导向杆上；

（5）所述导向装置为多个竖向导向杆，所述多个竖向导向杆相对于磁体通道轴线旋转对称分布，所述永磁体上设有多个分别与所述各导向杆对应的竖向通孔/凹槽，并通过这些竖向通孔或凹槽套在所述多个竖向导向杆上。

8.根据权利要求7所述的具有蓄电功能的发电装置，其特征在于：所述绕组的数量为若干个，若干个所述绕组并联设置。

9.根据权利要求1所述的具有蓄电功能的发电装置，其特征在于：所述蓄电单元为移动电源组件，其包括控制电路及若干个串联或并联的电芯或充电电池组，所述发电装置的数量为若干个，若干个所述发电装置并排设置在所述壳体内。