專利名稱:基于雙振動模型的動能捕獲裝置的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及可再生能源領域,具體涉及收集外界振動能量并轉(zhuǎn)化為電能的裝置及方法。
背景技術:
隨著國防的現(xiàn)代化,士兵在野外作業(yè)都需要隨身攜帯一系列電子設備,例如GPS、通信設備等,這些設備的能源供給主要來自電池。雖然電池技術已經(jīng)取得了長足進步,但電池的電容量仍然限制著這些電子設備的使用。另ー方面,老化問題最終導致電池被拋棄,這也引起了嚴重的環(huán)境問題。因此,尋找一種可替代電池的能源,以供給士兵野外作戰(zhàn)所需的隨身電子設備是必要和有意義的。根據(jù)網(wǎng)絡查新,目前還沒用與本實用新型類似的方法或者裝置用于捕獲外界或者人體動能并作為隨身電子設備的供電電源。
發(fā)明內(nèi)容·為解決上述問題,本實用新型提供一種基于雙振動模型的收集外界或者人體動能并轉(zhuǎn)化為電能的裝置及方法,該裝置結(jié)構(gòu)簡單、能夠自發(fā)捕獲外界或者人體腳部動能,并將其轉(zhuǎn)換為電能進行利用,以提高隨身電子產(chǎn)品的供電時間,減少能源的浪費,同時減少對環(huán)境的污染。眾所周知,人體蘊含著巨大的化學能,其中一部分轉(zhuǎn)化為動能以支持人體的各種活動,其功率最大可達到200W。如果從其中獲取ー小部分能量,并不會影響人體的正?;顒印R虼?,可以將本實用新型的裝置放置在鞋底中,利用人體在步行中所產(chǎn)生的巨大動能產(chǎn)生振動,從而利用本裝置轉(zhuǎn)換為電能供電子設備使用。本實用新型采用的技術方案如下所述一種基于雙振動模型的動能捕獲裝置,包括兩級振動結(jié)構(gòu)、定子以及位于定子內(nèi)部的動子,其特征在于所述第一級振動結(jié)構(gòu)包括依次串聯(lián)的第一彈簧、質(zhì)量塊和第二彈簧,第一彈簧的一端固定在質(zhì)量塊的下端,另一端固定在下底座;第二彈簧的一端固定在質(zhì)量塊的上端,另一端固定在上底座;所述第二級振動結(jié)構(gòu)包括連接在質(zhì)量塊側(cè)邊的懸臂梁,懸臂梁的末端固定有鐵芯,其上纏繞有線圈;鐵芯和線圈共同構(gòu)成動子;所述定子包括永磁磁鐵,布置在線圈周圍,提供上下方向變化的不均勻磁場。優(yōu)選的,所述定子的永磁磁鐵為兩組,分別按照不同方向布置在線圈前后;所述懸臂梁為兩個,分別連接在質(zhì)量塊的兩側(cè)。所述動能捕獲裝置還包括整流升壓電路和儲能裝置,線圈、整流升壓電路和儲能裝置依次串聯(lián)連接。懸臂梁末端的鐵芯和線圈既位于雙振動系統(tǒng)中,又位于動子系統(tǒng)中,各系統(tǒng)在捕獲動能轉(zhuǎn)化為電能的過程中應起到相應的作用。一種基于雙振動模型的動能捕獲裝置的工作原理包括以下步驟(I)第一級振動結(jié)構(gòu)捕獲外界的振動能量,并轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)內(nèi)部的振動;[0012](2)第二級振動結(jié)構(gòu)將第一級振動結(jié)構(gòu)的振動進行放大;(3)第二級振動結(jié)構(gòu)驅(qū)動動子系統(tǒng)中的線圈在變化的磁場中運動,產(chǎn)生了不穩(wěn)定的感生電流;(4)不穩(wěn)定的感生電流經(jīng)整流升壓電路調(diào)整為具有穩(wěn)定電壓的電流。相對于現(xiàn)有技術,本實用新型具有以下優(yōu)點本實用新型的方法是收集外界或者人體動能并轉(zhuǎn)化為電能,能夠以簡單的、容易制造的結(jié)構(gòu)自動對人體動能進行回收和利用,擴展了可利用能量的來源,提高了隨身電子設備效用,同時也減少了廢棄電池等對環(huán)境的污染。
圖I是本實用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖I示出1、第一彈簧;2、質(zhì)量塊;3、第二彈簧;4、下底座;5、懸臂梁;6、鐵芯;7、
線圈;8、上底座。
具體實施方式
下面將結(jié)合具體實施例對本實用新型作進ー步說明,但本實用新型的實施不限于此。本實用新型基于雙振動模型的動能捕獲裝置如圖I所示包括兩級振動結(jié)構(gòu)、定子以及位于定子內(nèi)部的動子,第一級振動結(jié)構(gòu)由第一彈簧I、第二彈簧3和ー個質(zhì)量塊2串聯(lián)組成,第一彈簧I 一端串聯(lián)固定在質(zhì)量塊2上,另一端固定在上底座8上,第二彈簧3 —端串聯(lián)固定在質(zhì)量塊2上,另一端固定在下底座4上,形成用于吸收外界振動的第一級振動系統(tǒng);質(zhì)量塊的ー側(cè)固定有一懸臂梁5,懸臂梁的另一端固定有鐵芯6,其上纏繞有線圈7,懸臂梁5與末端的鐵芯6、線圈7構(gòu)成第二級振動系統(tǒng),用于放大第一級振動系統(tǒng)的振動;懸臂梁5末端的鐵芯6和線圈7共同構(gòu)成了動子;所述的定子包括兩組兩組永磁磁鐵,按照不同方向布置在線圈前后,從而形成ー個上下方向變化的不均勻磁場;線圈在不均勻磁場中運動,從而產(chǎn)生了感應電流。所述動能捕獲裝置還包括整流升壓電路和儲能裝置,線圈、整流升壓電路和儲能裝置依次串聯(lián)連接?;谏鲜鰟幽懿东@裝置的方法,包括以下步驟( I)第一級振動結(jié)構(gòu)捕獲外界的振動能量,并轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)內(nèi)部的振動;(2)第二級振動結(jié)構(gòu)將第一級振動結(jié)構(gòu)的振動進行放大;(3)第二級振動結(jié)構(gòu)驅(qū)動動子系統(tǒng)中的線圈在變化的磁場中運動,產(chǎn)生了不穩(wěn)定的感生電流;(4)不穩(wěn)定的感生電流經(jīng)整流升壓電路調(diào)整為具有穩(wěn)定電壓的電流。根據(jù)上述說明書的掲示和教導,本實用新型所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此,本實用新型并不局限于上面掲示和描述的具體實施方式
,對本實用新型的ー些修改和變更也應當落入本實用新型的權利要求的保護范圍內(nèi)。
權利要求1.一種基于雙振動模型的動能捕獲裝置,包括兩級振動結(jié)構(gòu)、定子以及位于定子內(nèi)部的動子,其特征在于所述第一級振動結(jié)構(gòu)包括依次串聯(lián)的第一彈簧、質(zhì)量塊和第二彈簧,第一彈簧的一端固定在質(zhì)量塊的下端,另一端固定在下底座;第二彈簧的一端固定在質(zhì)量塊的上端,另一端固定在上底座;所述第二級振動結(jié)構(gòu)包括連接在質(zhì)量塊側(cè)邊的懸臂梁,懸臂梁的末端固定有鐵芯,其上纏繞有線圈;鐵芯和線圈共同構(gòu)成動子;所述定子包括永磁磁鐵,布置在線圈周圍,提供上下方向變化的不均勻磁場。
2.根據(jù)權利要求I所述的動能捕獲裝置,其特征在于所述定子的永磁磁鐵為兩組。
3.根據(jù)權利要求I所述的動能捕獲裝置,其特征在于所述懸臂梁為兩個,分別連接在質(zhì)量塊的兩側(cè)。
4.根據(jù)權利要求I所述的動能捕獲裝置,其特征在于還包括整流升壓電路。
5.根據(jù)權利要求4所述的動能捕獲裝置,其特征在于還包括儲能裝置。
6.根據(jù)權利要求5所述的動能捕獲裝置,其特征在于線圈、整流升壓電路、儲能裝置依次串聯(lián)連接。
專利摘要一種基于雙振動模型的動能捕獲裝置,包括兩級振動結(jié)構(gòu)、定子以及位于定子內(nèi)部的動子,第一級振動結(jié)構(gòu)包括依次串聯(lián)的第一彈簧、質(zhì)量塊和第二彈簧;第二級振動結(jié)構(gòu)包括連接在質(zhì)量塊側(cè)邊的懸臂梁,懸臂梁的末端固定有鐵芯,其上纏繞有線圈;鐵芯和線圈共同構(gòu)成動子;所述定子包括永磁磁鐵。第一級振動系統(tǒng)用于吸收外界的振動,第二級振動系統(tǒng)用于放大第一級振動系統(tǒng)的振動;線圈在不均勻磁場中運動,從而產(chǎn)生了感應電流。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單,制作方便,可以自動捕獲環(huán)境中的振動并轉(zhuǎn)換為電能進行了利用,擴大了可利用能量的來源,特別適合用在不方便供電的場合供給電子設備使用。
文檔編號F03G7/08GK202451381SQ201220005139
公開日2012年9月26日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權日2012年1月9日
發(fā)明者謝龍漢 申請人:華南理工大學