運動可充電設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供的運動可充電設(shè)備，包括：設(shè)備本體；設(shè)備本體內(nèi)部設(shè)置有永磁體、至少一個彈簧、可充電電池、線圈和電路板；彈簧的一端與永磁體的一端固定連接，其另一端與設(shè)備本體固定連接；線圈纏繞在永磁體外，且與永磁體存在預(yù)設(shè)間隙；線圈與電路板電連接，用于將產(chǎn)生的電動勢傳導(dǎo)至電路板中；電路板與可充電電池電連接；可充電電池，用于與負(fù)載電連接，為負(fù)載供電，在用戶運動(例如行走)時，會帶動彈簧上下?lián)u擺，帶動永磁體與其上下振動，從而引起永磁體與其外圍的線圈進(jìn)行相對運動，此時，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生電動勢，用以對內(nèi)置在設(shè)備本體中的可充電電池充電，從而實現(xiàn)運動時對設(shè)備持續(xù)充電，不會增加用戶的勞動量且實用性好。
【專利說明】運動可充電設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及發(fā)電領(lǐng)域，具體而言，涉及運動可充電設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] LED手電筒中配備可充電電池，與LED燈電連接，用以為LED燈提供電源，從而使 LED手電筒實現(xiàn)照明。
[0003] 目前，市場上生產(chǎn)一種手搖LED手電筒，其可以通過用戶手搖的方式對手電筒內(nèi) 的充電電池或是電容進(jìn)行充電，從而使LED手電筒實現(xiàn)照明。具體的，在電池電量用盡的情 況下，用戶需要不斷的手搖把手，以使得將用戶手搖的動能轉(zhuǎn)化為電能存儲在電池中，從而 為LED燈供電。
[0004] 但是，若要實現(xiàn)持續(xù)充電，需要用戶不斷的手搖把手，這樣，使得用戶的勞動量增 力口；若用戶只是簡單的手搖幾下把手，則不能實現(xiàn)持續(xù)充電，使得存儲電能不多，往往用一 下就要重新?lián)u晃一下，不能實現(xiàn)正常的照明應(yīng)用，實用性較差。 實用新型內(nèi)容
[0005] 本實用新型的目的在于提供方法和裝置，以解決上述的問題。
[0006] 在本實用新型的實施例中提供了一種運動可充電設(shè)備，包括：設(shè)備本體；
[0007] 設(shè)備本體內(nèi)部設(shè)置有永磁體、至少一個彈簧、可充電電池、線圈和電路板；
[0008] 彈簧的一端與永磁體的一端固定連接，彈簧的另一端與設(shè)備本體固定連接；
[0009] 線圈纏繞在永磁體外，且與永磁體存在預(yù)設(shè)間隙；線圈與電路板電連接；
[0010] 電路板與可充電電池電連接；可充電電池與負(fù)載電連接。
[0011] 進(jìn)一步的，該運動可充電設(shè)備中，電路板包括整流電路和集成電路1C ;
[0012] 整流電路和1C電連接；其中，1C中至少包括穩(wěn)壓電路和保護(hù)電路。
[0013] 進(jìn)一步的，該運動可充電設(shè)備中，彈簧的一端與永磁體的另一端固定連接，彈簧的 另一端與設(shè)備本體固定連接。
[0014] 進(jìn)一步的，該運動可充電設(shè)備還包括：環(huán)形軟磁鐵；
[0015] 環(huán)形軟磁鐵套接在永磁體外，且與永磁體存在預(yù)設(shè)間隙；線圈纏繞在環(huán)形軟磁鐵 上，且與電路板電連接。
[0016] 進(jìn)一步的，該運動可充電設(shè)備中，設(shè)備本體上還設(shè)置有USB輸入接口。
[0017] 進(jìn)一步的，該運動可充電設(shè)備中，設(shè)備本體上還設(shè)置有USB輸出接口。
[0018] 進(jìn)一步的，該運動可充電設(shè)備還包括：手搖連桿和變速機(jī)構(gòu)；
[0019] 手搖連桿與變速機(jī)構(gòu)可轉(zhuǎn)動連接；
[0020] 變速機(jī)構(gòu)與永磁體固定連接，或者變速機(jī)構(gòu)與彈簧固定連接。
[0021] 進(jìn)一步的，該運動可充電設(shè)備中，永磁體為銣鐵硼磁鐵。
[0022] 本實用新型實施例提供的運動可充電設(shè)備，與現(xiàn)有技術(shù)中的LED手電筒，若要實 現(xiàn)持續(xù)充電，需要用戶不斷的手搖把手，這樣，使得用戶的勞動量增加；若用戶只是簡單的 手搖幾下把手，則不能實現(xiàn)持續(xù)充電，使得存儲電能不多，往往用一下就要重新?lián)u晃一下， 不能實現(xiàn)正常的照明應(yīng)用，實用性較差的方案相比，其包括：設(shè)備本體；設(shè)備本體內(nèi)部設(shè)置 有永磁體、至少一個彈簧、可充電電池、線圈和電路板；彈簧的一端與永磁體的一端固定連 接，其另一端與設(shè)備本體固定連接；線圈纏繞在永磁體外，且與永磁體存在預(yù)設(shè)間隙；線圈 與電路板電連接，用于將產(chǎn)生的電動勢傳導(dǎo)至電路板中；電路板與可充電電池電連接；可 充電電池，用于與負(fù)載電連接，為負(fù)載供電。本實用新型，在用戶運動（例如行走）的情況 下，會帶動彈簧上下?lián)u擺，從而帶動永磁體上下振動，該永磁體與外圍的線圈產(chǎn)生相對運 動，使穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生電動勢。該電動勢通過電路板對內(nèi)置在設(shè)備本體中 的可充電電池進(jìn)行充電，從而實現(xiàn)運動時對設(shè)備進(jìn)行持續(xù)充電，不會增加用戶的勞動量并 且實用性較好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1示出了本實用新型實施例提供的一種運動可充電設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖2示出了本實用新型實施例提供的另一種運動可充電設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖3示出了本實用新型實施例提供的運動可充電設(shè)備中永磁體與環(huán)形軟磁鐵的 位置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖4示出了本實用新型實施例提供的運動可充電設(shè)備的工作原理流程圖。

【具體實施方式】
[0027] 下面通過具體的實施例子并結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0028] 本實用新型實施例提供了一種運動可充電設(shè)備，如圖1和圖2所示，包括：設(shè)備本 體101 ;設(shè)備本體101內(nèi)部設(shè)置有永磁體102、至少一個彈簧103、可充電電池104、線圈105 和電路板106 ;彈簧103的一端與永磁體102的一端固定連接，彈簧103的另一端與設(shè)備本 體101固定連接；線圈105纏繞在永磁體102外，且與永磁體102存在預(yù)設(shè)間隙；線圈105 與電路板106電連接，用于將產(chǎn)生的電動勢傳導(dǎo)至電路板106中；電路板106與可充電電池 104電連接；可充電電池104與負(fù)載107電連接。
[0029] 本實用新型實施例提供的運動可充電設(shè)備，與現(xiàn)有技術(shù)中的LED手電筒，若要實 現(xiàn)持續(xù)充電，需要用戶不斷的手搖把手，從而使得用戶的勞動量增加；若用戶只是簡單的手 搖幾下把手，則不能實現(xiàn)持續(xù)充電，使得存儲電能不多，往往用一下就要重新?lián)u晃一下，不 能實現(xiàn)正常的照明應(yīng)用，實用性較差的方案相比，其包括：設(shè)備本體101 ;設(shè)備本體101內(nèi)部 設(shè)置有永磁體102、至少一個彈簧103、可充電電池104、線圈105和電路板106 ;彈簧103的 一端與永磁體102的一端固定連接，其另一端與設(shè)備本體101固定連接；線圈105纏繞在永 磁體102外，且與永磁體102存在預(yù)設(shè)間隙；線圈105與電路板106電連接，用于將產(chǎn)生的 電動勢傳導(dǎo)至電路板106中；電路板106與可充電電池104電連接；可充電電池104,用于 與負(fù)載107電連接，為負(fù)載107供電。本實用新型，在用戶運動（例如行走）的情況下，會 帶動彈簧103上下?lián)u擺，從而帶動永磁體102上下振動，該永磁體102與其外圍的線圈105 產(chǎn)生相對運動，使穿過線圈105的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生電動勢，該電動勢通過電路板106 對內(nèi)置在設(shè)備本體101中的可充電電池104進(jìn)行充電，從而實現(xiàn)運動時對設(shè)備進(jìn)行持續(xù)充 電，且不會增加用戶的勞動量，并且實用性較好。
[0030] 其中，本實用新型中所說的"運動"是泛指用戶不處于與地球相對靜止的狀態(tài)；也 可以指用戶具體在進(jìn)行的某一動作。
[0031] 具體的，設(shè)備本體包括內(nèi)壁和外壁，內(nèi)壁內(nèi)部形成第一腔室，內(nèi)壁和外壁形成第二 腔室；線圈105可纏繞在內(nèi)壁的外表面上，即置于第二腔室內(nèi)；永磁體102置于第一腔室 內(nèi)；線圈105也可以纏繞早外壁的外側(cè)上。當(dāng)彈簧103靜止的時候，永磁體102均勻置于所 述線圈圍繞形成的空間中，當(dāng)彈簧103運行時，其會帶動永磁體102運動，從而使永磁體102 與線圈產(chǎn)生相對運動，產(chǎn)生電動勢。
[0032] 彈簧103的一端與永磁體102的一端固定連接，該固定連接的方式可以有多種；例 如，直接焊接或者通過" U"型金屬板110固定連接。而彈簧103的另一端與設(shè)備本體101 內(nèi)部固定連接。
[0033] 本實施例中，設(shè)備本體101內(nèi)部的工作原理為：用戶運動時帶動彈簧103運動，彈 簧103帶動永磁體102運動，從而將用戶運動時的動能轉(zhuǎn)換為磁能，永磁體102上下振動對 外圍線圈105產(chǎn)生相對運動，使穿過線圈105的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生電動勢，此時將磁能 轉(zhuǎn)換為電能，產(chǎn)生的電動勢通過電路板106對內(nèi)置在設(shè)備本體101中的可充電電池104進(jìn) 行充電，進(jìn)而將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能進(jìn)行存儲。
[0034] 本實施例中，永磁體102優(yōu)選為銣鐵硼磁鐵，銣鐵硼磁鐵是一種強(qiáng)合金磁鐵，比一 般磁鐵的磁性強(qiáng)5倍以上，因此使用該銣鐵硼磁鐵能夠使產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度（B)大，從而使 得產(chǎn)生的磁通量大，進(jìn)而產(chǎn)生的電動勢也增大，能夠?qū)幽茏畲笙薅鹊霓D(zhuǎn)化為電能并進(jìn)行 存儲。
[0035] 具體的，Φ = B *S ; ε = N*dC>/dt ;上述Φ指磁通量；B指磁感應(yīng)強(qiáng)度；S指永磁 體與線圈相對運動時所切割磁力線的面積；ε指電動勢；其中，ε與單位時間磁通量的變 化率有關(guān)；Ν為外部纏繞線圈105的匝數(shù)。使用銣鐵硼磁鐵，當(dāng)產(chǎn)生的Β增大時，Φ也增大， 使得在單位時間內(nèi)，且線圈105匝數(shù)不變的情況下，穿過同樣面積的Φ增大，運動時Φ的 變化率增大，從而使ε變大，產(chǎn)生的電動勢增多，亦即存儲的電能增多。
[0036] 本實施例中的設(shè)備本體101可以是手電筒本體，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中的手搖式 手電筒的缺陷，能夠持續(xù)為可充電電池104充電，并且不會增加用戶的勞動力，實用性強(qiáng)。
[0037] 本實施例中的線圈105優(yōu)選為銅導(dǎo)線，該銅導(dǎo)線纏繞在永磁體102上。其中，銅導(dǎo) 線優(yōu)選使用較粗的銅線，同時需兼顧匝數(shù)均衡進(jìn)行選擇，在保證傳導(dǎo)性能好的同時，也保證 線圈105的匝數(shù)多，從上述公式中可以得出，Ν越大，產(chǎn)生的ε大；但是，Ν的過大會導(dǎo)致內(nèi) 阻增加，這樣，使得線圈105在為可充電電池104充電時會產(chǎn)生自身的銅損，故在使用時，用 戶需兼顧匝數(shù)均衡進(jìn)行選擇使用。
[0038] 本實施例中的可充電電池104可以選擇下列種類的可充電電池104,例如鎳鎘、鎳 氫、鋰離子、鉛蓄和鐵鋰；其中，本實施例中優(yōu)選為鋰離子可充電電池104。因為鋰離子可充 電電池104電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長且安全性能好。
[0039] 永磁體102、彈簧103和線圈105的外部結(jié)構(gòu)與可充電電池104相連，使產(chǎn)生的電 動勢通過電路板106對可充電電池104進(jìn)行持續(xù)充電，從而使得運動可充電設(shè)備的實用性 強(qiáng)。
[0040] 進(jìn)一步的，如圖1和圖2所示，該運動可充電設(shè)備中，電路板106包括整流電路和 集成電路1C ;整流電路和1C電連接；其中，所述1C中至少包括穩(wěn)壓電路和過壓、過充、過 放、短路保護(hù)電路。
[0041] 具體的，整流電路用于對產(chǎn)生的電動勢進(jìn)行濾波和整流；1C用于對經(jīng)過整流電路 的電動勢進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整并進(jìn)行過壓保護(hù)。具體的，1C中的穩(wěn)壓電路用于對經(jīng)過整流電路的 電動勢進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整，1C中的過壓保護(hù)電路用于對穩(wěn)壓調(diào)整后的電動勢進(jìn)行過壓保護(hù)。
[0042] 由于人體個體差異，所以在運動時產(chǎn)生的動能可能會使產(chǎn)生不同大小的電動勢， 1C上包括過壓、過充、過放保護(hù)線路，用以保護(hù)可充電電池104,使可充電電池104有更長的 使用壽命；同時本實施例中優(yōu)選采用升壓1C，用以保證電動勢的值高于可充電電池104的 值。
[0043] 進(jìn)一步的，如圖1和圖2所示，該運動可充電設(shè)備中，彈簧103的一端與永磁體102 的另一端固定連接，彈簧103的另一端與設(shè)備本體101固定連接。
[0044] 具體的，彈簧103可以為多個。本實施例中以兩個彈簧103為例進(jìn)行說明：例如，一 個彈簧103的一端與永磁體102的一端固定連接，該彈簧103的另一端與與其相對的設(shè)備 本體101固定連接。另一個彈簧103的一端與永磁體102的另一端固定連接，相應(yīng)的，該彈 簧103的另一端同樣與與其相對的設(shè)備本體101固定連接。這樣，在用戶運動時（例如，在 用戶步行時，），利用人行走時臀部擺動引起全身動作產(chǎn)生的動能，使彈簧103上下?lián)u擺帶 動永磁體102上下振動，從而引起永磁體102外圍的線圈105進(jìn)行相對運動，使得穿過線圈 105的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生電動勢，該電動勢通過電路板106對內(nèi)置在設(shè)備本體101 (手電 筒本體）中的可充電電池104進(jìn)行充電，從而實現(xiàn)人行走時對設(shè)備本體101 (手電筒）進(jìn)行 持續(xù)充電。
[0045] 進(jìn)一步的，如圖3所示，該運動可充電設(shè)備還包括環(huán)形軟磁鐵111 ;環(huán)形軟磁鐵111 套接在永磁體102上，且與永磁體102存在預(yù)設(shè)間隙；線圈105纏繞在環(huán)形軟磁鐵111上， 且與電路板106電連接，用于將產(chǎn)生的電動勢傳導(dǎo)至電路板106中。
[0046] 具體的，為了保證內(nèi)部永磁體102上產(chǎn)生的磁力線盡可能地分布在磁導(dǎo)線的內(nèi) 部，以產(chǎn)生最大的磁通變化率（即，使(ΙΦ/dt最大），可在線圈105外部套上一個環(huán)形軟磁 鐵111 (其中，該環(huán)形軟磁鐵111可選一些柔性軟磁材料），以達(dá)到上述目的，并且，該環(huán)形軟 磁鐵111與永磁體102存在預(yù)設(shè)間隙，使永磁體102可以與環(huán)形軟磁鐵111產(chǎn)生相對運動。
[0047] 進(jìn)一步的，該運動可充電設(shè)備中，設(shè)備本體101上還設(shè)置有USB輸入接口 108, USB 輸入接口 108用于與充電器相配合，為可充電電池104充電。
[0048] 具體的，該運動可充電設(shè)備也可作為一個萬能充電器，將其內(nèi)部的可充電電池 104 設(shè)計的足夠大（可與電路板106放置于同一位置，也可與電路板106分開分別放在不同的 位置），該設(shè)備本體101上設(shè)置USB輸入接口 108,這樣，可以在正常的有電的環(huán)境下，與充 電器相配合，實現(xiàn)為該可充電設(shè)備實現(xiàn)快速充電，以達(dá)到更好的充電效果。
[0049] 進(jìn)一步的，運動可充電設(shè)備的設(shè)備本體101上還設(shè)置有USB輸出接口 109,用于與 負(fù)載107相配合，為負(fù)載107充電。
[0050] 具體的，該運動可充電設(shè)備還可以作為移動電源，用于便攜式充電，設(shè)備本體101 上設(shè)置有5V的USB輸出接口 109,用于為負(fù)載107充電；其中，負(fù)載107可以為需要充電的 電子產(chǎn)品，例如移動終端、平板電腦和MP3等各種電子設(shè)備。
[0051] 進(jìn)一步的，該運動可充電設(shè)備還包括手搖連桿和變速機(jī)構(gòu)；手搖連桿與變速機(jī)構(gòu) 可轉(zhuǎn)動連接；變速機(jī)構(gòu)與永磁體102固定連接，或者變速機(jī)構(gòu)與彈簧103固定連接。
[0052] 具體的，該運動可充電設(shè)備同樣可以使用手搖的方式對其進(jìn)行充電，該結(jié)構(gòu)的設(shè) 計可以給用戶多種選擇，使用戶的體驗更好。
[0053] 本實用新型提供的運動可充電設(shè)備，人運動的同時，會帶動彈簧103上下?lián)u擺，帶 動永磁體102上下振動,從而引起外圍的線圈105進(jìn)行相對運動，使穿過線圈105的磁通量 發(fā)生變化，產(chǎn)生電動勢，永磁體102運動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢首先經(jīng)過整流電路，由整流電路 對該感應(yīng)電動勢進(jìn)行整流濾波處理，然后經(jīng)過1C(即經(jīng)過穩(wěn)壓電路和保護(hù)電路）對該電動 勢進(jìn)行穩(wěn)壓和保護(hù)處理，并存儲到可充電電池104中，然后可充電電池104可直接對設(shè)備本 體101自帶的負(fù)載107充電，也可以作為POWER BANK(電源銀行，即移動電源）為外接的負(fù) 載107充電（該過程具體如圖4所示）。該運動可充電設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)將人運動時的動能轉(zhuǎn)化 為磁能、電能和化學(xué)能，從而可持續(xù)為可充電設(shè)備充電，并且也可作為移動電源（即POWER BANK)，對用戶野外作業(yè)時攜帶的便攜式電子設(shè)備的充電提供了便利，并且該運動可充電設(shè) 備相對于太陽能充電，不局限于天氣；相對于傳統(tǒng)手搖手電筒，又提供了一種持續(xù)的充電方 式，均給用戶的使用帶來了方便，使用戶體驗更好。
[0054] 以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種運動可充電設(shè)備，其特征在于，包括：設(shè)備本體； 所述設(shè)備本體內(nèi)部設(shè)置有永磁體、至少一個彈簧、可充電電池、線圈和電路板； 所述彈簧的一端與所述永磁體的一端固定連接，所述彈簧的另一端與設(shè)備本體固定連 接； 所述線圈纏繞在所述永磁體外，且與所述永磁體存在預(yù)設(shè)間隙；所述線圈與所述電路 板電連接； 所述電路板與所述可充電電池電連接；所述可充電電池與負(fù)載電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動可充電設(shè)備，其特征在于，所述電路板包括整流電路和 集成電路1C; 所述整流電路和所述1C電連接；其中，所述1C中至少包括穩(wěn)壓電路和保護(hù)電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動可充電設(shè)備，其特征在于，所述彈簧的一端與所述永磁 體的另一端固定連接，所述彈簧的另一端與所述設(shè)備本體固定連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動可充電設(shè)備，其特征在于，還包括環(huán)形軟磁鐵； 所述環(huán)形軟磁鐵套接在所述永磁體外，且與所述永磁體存在預(yù)設(shè)間隙；所述線圈纏繞 在所述環(huán)形軟磁鐵上，線圈與所述電路板電連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動可充電設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備本體上還設(shè)置有USB 輸入接口。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動可充電設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備本體上還設(shè)置有USB 輸出接口。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動可充電設(shè)備，其特征在于，還包括手搖連桿和變速機(jī)構(gòu)； 所述手搖連桿與所述變速機(jī)構(gòu)可轉(zhuǎn)動連接； 所述變速機(jī)構(gòu)與所述永磁體固定連接，或者所述變速機(jī)構(gòu)與所述彈簧固定連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動可充電設(shè)備，其特征在于，所述永磁體為銣鐵硼磁鐵。
【文檔編號】H02J7/32GK203840045SQ201420254277
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】張雨昕 申請人:張雨昕