發(fā)電系統(tǒng)及人體發(fā)電裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種人體發(fā)電裝置，應(yīng)用于人體的活動關(guān)節(jié)處，包括第一連接部、第二連接部以及發(fā)電系統(tǒng)；發(fā)電系統(tǒng)包括第一齒輪組、第二齒輪組、發(fā)電單元、輸入軸和發(fā)電系統(tǒng)本體；第一齒輪組與第二齒輪組的傳動級數(shù)差值為奇數(shù)；輸入軸正向轉(zhuǎn)動時，第一齒輪組帶動發(fā)電單元轉(zhuǎn)動；輸入軸反向轉(zhuǎn)動時，所述第二齒輪組帶動所述發(fā)電單元轉(zhuǎn)動；第一齒輪組、第二齒輪組和發(fā)電單元均收容于發(fā)電系統(tǒng)本體內(nèi)，輸入軸可相對發(fā)電系統(tǒng)本體轉(zhuǎn)動；第一連接部連接在發(fā)電系統(tǒng)本體上，第二連接部連接在輸入軸上。本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)及人體發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，在反復(fù)輸入不同方向的動能時的換向沖擊力小，能量收集的效率高。
【專利說明】
發(fā)電系統(tǒng)及人體發(fā)電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)電裝置，具體而言，涉及一種發(fā)電系統(tǒng)及人體發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]便攜式電子設(shè)備，如手機(jī)、智能手表、智能眼鏡等，已經(jīng)與現(xiàn)代人的日常生活密不可分。對于這些便攜式設(shè)備，由于它們的性能在不斷提升的同時，尺寸卻越來越小，能量供給則成為一個重要限制因素。這些設(shè)備大多由電池供電，然而電池的能量密度依然是一個瓶頸，極大地限制了便攜式電子設(shè)備的方便使用。而在人的日常活動中，人體能夠產(chǎn)生大量的生物動能，這些生物動能提供了潛在的綠色能源，可以通過可穿戴式的能量收集裝置轉(zhuǎn)換為可用的電能，這為便攜式電子設(shè)備提供了非常好的能源方案。
[0003]目前市面上存在的人體發(fā)電裝置有便攜式的行走發(fā)電裝置，對裝置體積進(jìn)行了縮小。將溫差發(fā)電、壓電發(fā)電、握力發(fā)電三者并聯(lián)起來的應(yīng)急式人體發(fā)電裝置，還有壓電式的膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)構(gòu)等。
[0004]但是，現(xiàn)有的方案有幾個缺點(diǎn):1.終端發(fā)電裝置的驅(qū)動源是雙向的轉(zhuǎn)動，換向收集時需要克服發(fā)電裝置高速轉(zhuǎn)動的慣性，如電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量，這就使得能量收集的效率很低。2.發(fā)電裝置和內(nèi)部的傳動機(jī)構(gòu)(如齒輪等)為雙向轉(zhuǎn)動，頻繁換向時傳動機(jī)構(gòu)會產(chǎn)生沖擊力，如齒輪往復(fù)換向時產(chǎn)生的沖擊力，這種沖擊力會對人體關(guān)節(jié)造成沖擊，使人產(chǎn)生不適感，極大地限制了人體動能收集裝置的使用。3.前述換向所產(chǎn)生的對人體產(chǎn)生的沖擊，更進(jìn)一步地限制了發(fā)電能力的提升，因?yàn)殡S著發(fā)電能力的增強(qiáng)，如齒輪傳動比的增大，對人體的沖擊會隨之增大。4.現(xiàn)有人體動能發(fā)電裝置對人體的安全保護(hù)性不足，潛在的機(jī)械電氣故障可能給人體帶來危害。
[0005]為了解決上述提及的問題，使得人體動能收集裝置的性能更加優(yōu)良，本發(fā)明提供了一種具有運(yùn)動整流功能的發(fā)電系統(tǒng)及人體發(fā)電裝置。該人體發(fā)電裝置與人體具有相對轉(zhuǎn)動關(guān)系的兩個肢體相連，將人體關(guān)節(jié)處輸入的雙向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動首先轉(zhuǎn)換為發(fā)電裝置單向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(即運(yùn)動整流)，該單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動再轉(zhuǎn)換為電能。該運(yùn)動整流功能避免了轉(zhuǎn)動換向時所產(chǎn)生的對人體的沖擊力，改進(jìn)了人們穿戴人體動能收集裝置時的舒適性。同時由于無需克服轉(zhuǎn)動換向時的電機(jī)慣性，可以大幅度地提高能量收集的效率，使得人體動能發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)無需受限制于對人體產(chǎn)生的換向沖擊力，可以使得人體動能發(fā)電裝置具有更大的發(fā)電功率。本發(fā)明的運(yùn)動整流功能所采用的單向軸承和齒輪傳動組，可以避免機(jī)械電氣故障可能給人體帶來的潛在危害，提高了人體動能收集裝置的安全性，增強(qiáng)了對人體的保護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，在反復(fù)輸入不同方向的動能時的換向沖擊力小，能量收集效率高的發(fā)電系統(tǒng)及人體發(fā)電裝置。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供的第一解決方案如下:
[0008]—種發(fā)電系統(tǒng)，包括第一齒輪組、第二齒輪組、發(fā)電單兀、輸入軸和發(fā)電系統(tǒng)本體；
[0009]所述第一齒輪組與所述第二齒輪組的傳動級數(shù)差值為奇數(shù)；
[0010]所述輸入軸正向轉(zhuǎn)動時，所述第一齒輪組帶動所述發(fā)電單元轉(zhuǎn)動；
[0011 ]所述輸入軸反向轉(zhuǎn)動時，所述第二齒輪組帶動所述發(fā)電單元轉(zhuǎn)動；
[0012]所述第一齒輪組、所述第二齒輪組和所述發(fā)電單元均收容于所述發(fā)電系統(tǒng)本體內(nèi)，所述輸入軸可相對所述發(fā)電系統(tǒng)本體轉(zhuǎn)動。
[0013]進(jìn)一步，還包括第一單向軸承和第二單向軸承；
[0014]所述第一齒輪組的一個齒輪通過所述第一單向軸承連接在所述輸入軸上；
[0015]所述第二齒輪組中的一個齒輪通過所述第二單向軸承連接在所述輸入軸承；
[0016]所述第一單向軸承和所述第二單向軸承的安裝方向相反。
[0017]進(jìn)一步，還包括與所述發(fā)電單元連接的能量收集單元，所述能量收集單元包括整流電路、調(diào)壓電路和存儲電路。
[0018]進(jìn)一步，還包括控制器和傳感器；
[0019]所述控制器與所述能量收集單元和所述傳感器連接；
[0020]所述傳感器用以感測所述輸入軸的角度的變化，所述控制器根據(jù)該角度的變化控制所述能量收集單元的導(dǎo)通和斷開。
[0021]進(jìn)一步，所述第一齒輪組的輸出端和所述第二齒輪組的輸出端為同一輸出端。
[0022]為解決上述問題，本發(fā)明提供的第二解決方案如下:
[0023]—種人體發(fā)電裝置，應(yīng)用于人體的活動關(guān)節(jié)處，包括第一連接部、第二連接部以及發(fā)電系統(tǒng)；
[0024]所述發(fā)電系統(tǒng)包括第一齒輪組、第二齒輪組、發(fā)電單元、輸入軸和發(fā)電系統(tǒng)本體；
[0025]所述第一齒輪組與所述第二齒輪組的傳動級數(shù)差值為奇數(shù)；
[0026]所述輸入軸正向轉(zhuǎn)動時，所述第一齒輪組帶動所述發(fā)電單元轉(zhuǎn)動；
[0027]所述輸入軸反向轉(zhuǎn)動時，所述第二齒輪組帶動所述發(fā)電單元轉(zhuǎn)動；
[0028]所述第一齒輪組、所述第二齒輪組和所述發(fā)電單元均收容于所述發(fā)電系統(tǒng)本體內(nèi)，所述輸入軸可相對所述發(fā)電系統(tǒng)本體轉(zhuǎn)動；
[0029]所述第一連接部連接在所述發(fā)電系統(tǒng)本體上，所述第二連接部連接在所述輸入軸上。
[0030]進(jìn)一步，還包括第一單向軸承和第二單向軸承；
[0031]所述第一齒輪組的一個齒輪通過所述第一單向軸承連接在所述輸入軸上；
[0032]所述第二齒輪組中的一個齒輪通過所述第二單向軸承連接在所述輸入軸承；
[0033]所述第一單向軸承和所述第二單向軸承的安裝方向相反。
[0034]進(jìn)一步，還包括與所述發(fā)電單元連接的能量收集單元，所述能量收集單元包括整流電路、調(diào)壓電路和存儲電路。
[0035]進(jìn)一步，還包括控制器和傳感器；
[0036]所述控制器與所述能量收集單元和所述傳感器連接；
[0037]所述傳感器用以感測所述輸入軸的角度的變化，所述控制器根據(jù)該角度的變化控制所述能量收集單元的導(dǎo)通和斷開。
[0038]進(jìn)一步，所述第一齒輪組的輸出端和所述第二齒輪組的輸出端為同一輸出端。
[0039]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是:
[0040]本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)通過第一齒輪組和第二齒輪組實(shí)現(xiàn)了在不同轉(zhuǎn)向輸入時，始終向發(fā)電單元提供恒定轉(zhuǎn)向的動力，減小了換向時所產(chǎn)生的沖擊力，改善了舒適性，同時需克服的換向時發(fā)電單元的轉(zhuǎn)動慣性也較小，提高了能量收集的效率。本發(fā)明的人體發(fā)電裝置應(yīng)用于人體的活動關(guān)節(jié)處，通過兩個連接部帶動發(fā)電系統(tǒng)的輸入軸做雙向轉(zhuǎn)動，將人體活動關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動的動能轉(zhuǎn)換成電能。本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)及人體發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，在反復(fù)輸入不同方向的動能時的換向沖擊力小，能量收集的效率高。
[0041]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯和易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，做詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0042]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0043]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種發(fā)電系統(tǒng)的模塊示意圖；
[0044]圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種人體發(fā)電裝置的應(yīng)用示意圖；
[0046]圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種人體發(fā)電裝置的模塊示意圖。
[0047]主要元件符號說明:
[0048]100-發(fā)電系統(tǒng);200-人體發(fā)電裝置；1-第一齒輪;2_第二齒輪;3_第三齒輪;4_第四齒輪;5-第五齒輪;6-第六齒輪;7-第七齒輪;8-第八齒輪;9-第九齒輪;10-第十齒輪;11-第一單向軸承；12-第二單向軸承；20-第一齒輪組；30-第二齒輪組；40-控制器；50-傳感器；110-輸入軸;120-第一齒輪軸；130-第二齒輪軸;140-第三齒輪軸;150-輸出軸;160-發(fā)電單元;170-能量收集單元;180-發(fā)電系統(tǒng)本體;210-第一連接部;220-第二連接部。
【具體實(shí)施方式】
[0049]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對發(fā)電系統(tǒng)及人體發(fā)電裝置進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了發(fā)電系統(tǒng)及人體發(fā)電裝置的優(yōu)選實(shí)施例。但是，發(fā)電系統(tǒng)及人體發(fā)電裝置可以通過許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對發(fā)電系統(tǒng)及人體發(fā)電裝置的公開內(nèi)容更加透徹全面。
[0050]需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。相反，當(dāng)元件被稱作“直接在”另一元件“上”時，不存在中間元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。
[0051]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在發(fā)電系統(tǒng)及人體發(fā)電裝置的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0052]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明。
[0053]實(shí)施例
[0054]請一并參閱圖1和圖2，一種發(fā)電系統(tǒng)100包括第一齒輪組20、第二齒輪組30、輸入軸110、發(fā)電單元160和發(fā)電系統(tǒng)本體180。第一齒輪組20與第二齒輪組30的傳動級數(shù)差值為奇數(shù)。輸入軸110正向轉(zhuǎn)動時，第一齒輪組20帶動發(fā)電單元160轉(zhuǎn)動;輸入軸110反向轉(zhuǎn)動時，第二齒輪組30帶動發(fā)電單元160轉(zhuǎn)動。發(fā)電單元160連接第一齒輪組20的輸出端和第二齒輪組30的輸出端，第一齒輪組20、第二齒輪組30和發(fā)電單元160均收容于發(fā)電系統(tǒng)本體180內(nèi)，輸入軸110可相對發(fā)電系統(tǒng)本體180轉(zhuǎn)動。
[0055]上述，第一齒輪組20與第二齒輪組30的傳動級數(shù)差值為奇數(shù)使得不同方向的輸入變?yōu)榱送虻妮敵觯ＷC輸入軸110在做周期性的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時始終能夠向發(fā)電單元160提供方向恒定的動力；或者當(dāng)?shù)谝积X輪組20與第二齒輪組30采用錐齒輪的傳動方式時，第一錐齒輪組20與第二錐齒輪組30具有相反的安裝方向，也可保證輸入軸110在做周期性的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時始終能夠向發(fā)電單元160提供方向恒定的動力。
[0056]通過輸入軸110的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)帶動不同的齒輪組轉(zhuǎn)動以達(dá)到輸入方向不同時輸出方向相同的效果。如第一齒輪組20為偶數(shù)級傳動，第二齒輪組30為奇數(shù)級傳動。輸入方向?yàn)檎驎r，輸入軸I1帶動第一齒輪組20轉(zhuǎn)動，第一齒輪組20的輸出方向?yàn)檎?。輸入方向?yàn)榉聪驎r，輸入軸110帶動第二齒輪組30轉(zhuǎn)動，第二齒輪組30的輸出方向?yàn)檎颉?br>[0057]需要說明的是，上述的正向和反向是一個相對的概念，并無具體方向，僅代表兩個相反的方向，以下所提到的正向和反向也代表相反的方向。
[0058]需要說明的是，輸入軸110在轉(zhuǎn)向不同時，第一齒輪組20和第二齒輪30分別作為動力傳動的齒輪鏈的實(shí)現(xiàn)方式有多種，可通過汽車換擋器上的離合方式或電磁離合器接合不同的齒輪組，還可通過單向傳動部件使不同的齒輪組轉(zhuǎn)動。
[°°59]具體的，發(fā)電系統(tǒng)100還包括第一單向軸承11和第二單向軸承12。第一齒輪組20的一個齒輪通過第一單向軸承11連接在輸入軸110上。第二齒輪組30中的一個齒輪通過第二單向軸承12連接在輸入軸110上。第一單向軸承11和第二單向軸承12的安裝方向相反。
[0060]本實(shí)施例中，第一齒輪組20為二級齒輪傳動鏈，第二齒輪組30為三級齒輪傳動鏈。
[0061]具體的，第一齒輪組20的輸出端和第二齒輪組30的輸出端為同一輸出端。
[0062]如圖2所示，第一齒輪組20包括第一齒輪1、第二齒輪2、第三齒輪3、第四齒輪4、第五齒輪5和第六齒輪6。第二齒輪組30包括第七齒輪7、第八齒輪8、第九齒輪9、第十齒輪10、第三齒輪3、第四齒輪4、第五齒輪5和第六齒輪6。第三齒輪3、第四齒輪4、第五齒輪5和第六齒輪6為第一齒輪組20和第二齒輪組30的共有傳動部分，第六齒輪6上的輸出軸150為第一齒輪組20和第二齒輪組30的共有輸出端。
[0063]在其他的實(shí)施例中，可將第三齒輪3、第四齒輪4、第五齒輪5和第六齒輪組6成看作一個整體的變速器。將第一齒輪I和第二齒輪2看作第一換向器，第七齒輪7、第八齒輪8、第九齒輪9和第十齒輪10看作第二換向器。
[0064]第一齒輪I通過第一單向軸承11連接在輸入軸110上，第七齒輪7通過第二單向軸承12連接在輸入軸110上，第一單向軸承11和第二單向軸承12的安裝方向相反。第二齒輪2、第三齒輪3和第十齒輪10連接在第一齒輪軸120上。第八齒輪8和第九齒輪9連接在第二齒輪軸130上。第四齒輪4和第五齒輪5連接在第三齒輪軸140上。第六齒輪6連接在輸出軸150上，輸出軸150連接在發(fā)電單元160上。第一齒輪I與第二齒輪2嚙合，第三齒輪3和第四齒輪4嚙合，第五齒輪5和第六齒輪6嚙合，第七齒輪7和第八齒輪8嚙合，第九齒輪9和第十齒輪10嚙合。各個齒輪的嚙合均為直齒輪的外嚙合。
[0065]本實(shí)施例中，發(fā)電系統(tǒng)本體180為兩塊平行的板，發(fā)電系統(tǒng)本體180中設(shè)有第一齒輪組20和第二齒輪組30。第一齒輪軸120、第二齒輪軸130和第三齒輪軸140的兩端通過軸承(圖中未示出)連接在兩個板上。輸入軸110—端連接在其中的一塊板上，另一端連接動力源，該動力源為一個轉(zhuǎn)動的動力輸入，下文會結(jié)合具體應(yīng)用場合說明。輸出軸150的一端連接在其中的一塊板上，另一端連接在發(fā)電單元160上。
[0066]本實(shí)施例除了第一齒輪I通過第一單向軸承11、第七齒輪7通過第二單向軸承12連接在輸入軸110上，其余的齒輪均通過鍵或一體成型在齒輪軸上。需要說明的是，在其他的實(shí)施例中，其余的齒輪也可以通過單向軸承連接在齒輪軸上。
[0067]通過第一單向軸承11和第二單向軸承12的安裝方向不同，使輸入軸110在轉(zhuǎn)動方向不同時帶動第一齒輪I或第七齒輪7—起轉(zhuǎn)動。
[0068]單向軸承是在一個方向上可以自由轉(zhuǎn)動，而在另一個方向上鎖死的一種軸承。單向軸承的金屬外殼里，包含很多個滾軸，滾針或者滾珠，而其滾動座(穴)的形狀使它只能向一個方向滾動，而在另一個方向上會產(chǎn)生很大的阻力。
[0069]本實(shí)施例中，第一單向軸承11為順時針轉(zhuǎn)動，逆時針鎖死。第二單向軸承12為逆時針轉(zhuǎn)動，順時針鎖死。
[0070]當(dāng)輸入軸110的轉(zhuǎn)動方向?yàn)槟鏁r針時，輸入軸110通過第一單向軸承11帶動第一齒輪I逆時針轉(zhuǎn)動，輸入軸110相對第二單向軸承12轉(zhuǎn)動。第一齒輪I與第二齒輪2嚙合，第二齒輪2帶動第一齒輪軸120順時針轉(zhuǎn)動，第一齒輪軸120帶動第三齒輪3順時針轉(zhuǎn)動。第三齒輪3與第四齒輪4嚙合，第四齒輪4帶動第三齒輪軸140逆時針轉(zhuǎn)動，第三齒輪軸140帶動第五齒輪5逆時針轉(zhuǎn)動。第五齒輪5與第六齒輪6嚙合，第六齒輪6帶動著輸出軸150順時針轉(zhuǎn)動。輸出軸150帶動發(fā)電單元160順時針轉(zhuǎn)動，使發(fā)電單元160發(fā)電。第一齒輪軸120在順時針轉(zhuǎn)動的同時，帶動第十齒輪10順時針轉(zhuǎn)動。第十齒輪10與第九齒輪9嚙合，第九齒輪9帶動第二齒輪軸130逆時針轉(zhuǎn)動，第二齒輪軸130帶動第八齒輪8逆時針轉(zhuǎn)動。第八齒輪8與第七齒輪7嚙合，第七齒輪7連帶著第二單向軸承12繞著輸入軸110轉(zhuǎn)動。
[0071]當(dāng)輸入軸110的轉(zhuǎn)動方向?yàn)轫槙r針時，輸入軸110通過第二單向軸承12帶動第七齒輪7順時針轉(zhuǎn)動，輸入軸110相對第一單向軸承11轉(zhuǎn)動。第七齒輪7與第八齒輪8嚙合，第八齒輪8帶動第二齒輪軸130逆時針轉(zhuǎn)動，第二齒輪軸130帶動第九齒輪9逆時針轉(zhuǎn)動。第九齒輪9與第十齒輪10嚙合，第十齒輪10帶動第一齒輪軸120順時針轉(zhuǎn)動，第一齒輪軸120帶動第三齒輪3順時針轉(zhuǎn)動。第三齒輪3與第四齒輪4嚙合，第四齒輪4帶動第三齒輪軸140逆時針轉(zhuǎn)動，第三齒輪軸140帶動第五齒輪5逆時針轉(zhuǎn)動。第五齒輪5與第六齒輪6嚙合，第六齒輪6帶動著輸出軸150順時針轉(zhuǎn)動。輸出軸150帶動發(fā)電單元160順時針轉(zhuǎn)動，使發(fā)電單元160發(fā)電。第一齒輪軸120在逆時針轉(zhuǎn)動的同時，帶動第二齒輪2逆時針轉(zhuǎn)動。第二齒輪2與第一齒輪I嚙合，第一齒輪I連帶著第一單向軸承11繞著輸入軸110轉(zhuǎn)動。
[0072]本實(shí)施例中，發(fā)電系統(tǒng)100還包括與發(fā)電單元160連接的能量收集單元170，能量收集單元170包括整流電路、調(diào)壓電路和存儲電路。
[0073]能量收集單元170對發(fā)電單元160所產(chǎn)生的電能進(jìn)行處理，并存儲起來。
[0074]發(fā)電單元160—般采用電機(jī)的形式，電機(jī)雖然具有發(fā)電的功能，但同時也是一種動力驅(qū)動裝置，這就意味著電機(jī)存在給人體施加外力的可能，萬一電機(jī)的控制出現(xiàn)混亂故障，主動輸出外力，會對人體造成危害。
[0075]采用具有整流功能的能量收集單元170可以阻止電機(jī)動力的逆向傳輸:輸入軸110上安裝的第一單向軸承11和第二單向軸承12，這兩個安裝方向相反的單向軸承可以鎖死從電機(jī)端傳遞來的運(yùn)動，無論發(fā)電單元160是順時針轉(zhuǎn)還是逆時針轉(zhuǎn)，經(jīng)過各個齒輪逆向傳動到輸入軸110上時，輸入軸110均不會發(fā)生轉(zhuǎn)動。因此本發(fā)明所采用的運(yùn)動整流功能，可以有效地防止機(jī)械電氣故障可能給人體帶來的潛在危害，大幅度地提高了人體動能收集裝置的安全性，增強(qiáng)了對人體的保護(hù)。
[0076]需要說明的是，發(fā)電單元160可以為直流電機(jī)、交流電機(jī)或壓電裝置等。
[0077]如圖3所示，本發(fā)明還提供一種人體發(fā)電裝置200，應(yīng)用于人體的活動關(guān)節(jié)處，包括第一連接部210、第二連接部220以及發(fā)電系統(tǒng)100。第一連接部210連接在發(fā)電系統(tǒng)本體180上，第二連接部220連接在輸入軸110上。
[0078]上述，活動關(guān)節(jié)指的是肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、指關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和足關(guān)節(jié)等能活動的兩個肢體的連接處。輸入軸110相對發(fā)電系統(tǒng)本體180轉(zhuǎn)動，第一連接部210連接在發(fā)電系統(tǒng)本體180上，第二連接部220連接在輸入軸110上。第一連接部210和第二連接部220分別連接在活動關(guān)節(jié)處的兩塊連接的肢體上。將肢體的相對轉(zhuǎn)動，即將人體所產(chǎn)生的動能通過輸入軸110輸入到發(fā)電系統(tǒng)100中，從而使發(fā)電系統(tǒng)100發(fā)電。
[0079]本實(shí)施例的人體發(fā)電裝置200用于膝關(guān)節(jié)處，第一連接部210連接大腿，第二連接部220連接小腿。人在行走或作屈膝運(yùn)動時，第二連接部220相對第一連接部210轉(zhuǎn)動。上述可知，通過第一連接部210和第二連接部220，小腿相對大腿的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成了輸入軸110相對于發(fā)電系統(tǒng)本體180的轉(zhuǎn)動。小腿在彎折和伸展時向輸入軸110輸入正反兩個方向的轉(zhuǎn)動，輸入的正反兩個方向的轉(zhuǎn)動在發(fā)電系統(tǒng)100的輸出軸150上輸出相同轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)動，從而使得發(fā)電系統(tǒng)100發(fā)電，通過能量收集單元170將人體的動能收集起來。輸入軸110在正反兩個方向的轉(zhuǎn)動時，輸出軸150同向輸出的原理見上文描述，在此不做贅述。
[0080]第一連接部210和第二連接部220通過鉸接連接，即第一連接部210和第二連接部220在連接的同時還能相互轉(zhuǎn)動。第一連接部210和第二連接部220的鉸接點(diǎn)為兩個，可以在一個或兩個鉸接點(diǎn)上設(shè)置發(fā)電系統(tǒng)100。本實(shí)施例的人體發(fā)電裝置200包含一個發(fā)電系統(tǒng)100。
[0081 ] 請一并參閱圖4，本實(shí)施例中，發(fā)電系統(tǒng)100還包括控制器40和傳感50器，控制器40與能量收集單元170和傳感器50連接。傳感器50用以感測輸入軸110的角度的變化，控制器40根據(jù)該角度的變化控制能量收集單元170的導(dǎo)通和斷開。
[0082]上述，傳感器50通過感測輸入軸110轉(zhuǎn)動角度的變化來感測膝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動角度、轉(zhuǎn)動速度的變化。控制器40內(nèi)預(yù)先設(shè)有控制程序，通過判定傳感器50感測到的膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動信息來控制能量收集單元170是否收集能量。通過加設(shè)傳感器50、控制器40的控制電路使得發(fā)電系統(tǒng)100的能量收集的時間節(jié)點(diǎn)變得可控、可選擇。通過輸入軸110轉(zhuǎn)動的角度可知膝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動情況，可設(shè)定輸入軸110在某一特定轉(zhuǎn)向的特定轉(zhuǎn)動角度，能量收集單元170導(dǎo)通，如設(shè)定膝關(guān)節(jié)僅在伸展的階段，導(dǎo)通能量收集單元，進(jìn)行電能的存儲。
[0083]可以理解人體發(fā)電裝置除了可以通過第一連接部210和第二連接部220直接連接在人體活動關(guān)節(jié)處，還可以將人體發(fā)電裝置200設(shè)于衣服上形成穿戴裝備。
[0084]本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)通過第一齒輪組和第二齒輪組實(shí)現(xiàn)了在不同轉(zhuǎn)向輸入時，始終向發(fā)電單元提供恒定轉(zhuǎn)向的動力，減小了換向時所產(chǎn)生的沖擊力，改善了舒適性，同時需克服的換向時發(fā)電單元的轉(zhuǎn)動慣性也較小，提高了能量收集的效率。本發(fā)明的人體發(fā)電裝置應(yīng)用于人體的活動關(guān)節(jié)處，通過兩個連接部帶動發(fā)電系統(tǒng)的輸入軸做雙向轉(zhuǎn)動，將人體活動關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動的動能轉(zhuǎn)換成電能。本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)及人體發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，在反復(fù)輸入不同方向的動能時的換向沖擊力小，能量收集的效率高。
[0085]在這里示出和描述的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制，因此，示例性實(shí)施例的其他示例可以具有不同的值。
[0086]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。
[0087]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 包括第一齒輪組、第二齒輪組、發(fā)電單元、輸入軸和發(fā)電系統(tǒng)本體； 所述第一齒輪組與所述第二齒輪組的傳動級數(shù)差值為奇數(shù)； 所述輸入軸正向轉(zhuǎn)動時，所述第一齒輪組帶動所述發(fā)電單元轉(zhuǎn)動； 所述輸入軸反向轉(zhuǎn)動時，所述第二齒輪組帶動所述發(fā)電單元轉(zhuǎn)動； 所述第一齒輪組、所述第二齒輪組和所述發(fā)電單元均收容于所述發(fā)電系統(tǒng)本體內(nèi)，所述輸入軸可相對所述發(fā)電系統(tǒng)本體轉(zhuǎn)動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包括第一單向軸承和第二單向軸承； 所述第一齒輪組的一個齒輪通過所述第一單向軸承連接在所述輸入軸上； 所述第二齒輪組中的一個齒輪通過所述第二單向軸承連接在所述輸入軸承； 所述第一單向軸承和所述第二單向軸承的安裝方向相反。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述發(fā)電單元連接的能量收集單元，所述能量收集單元包括整流電路、調(diào)壓電路和存儲電路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包括控制器和傳感器； 所述控制器與所述能量收集單元和所述傳感器連接； 所述傳感器用以感測所述輸入軸的角度的變化，所述控制器根據(jù)該角度的變化控制所述能量收集單元的導(dǎo)通和斷開。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述第一齒輪組的輸出端和所述第二齒輪組的輸出端為同一輸出端。6.—種人體發(fā)電裝置，應(yīng)用于人體的活動關(guān)節(jié)處，其特征在于，包括第一連接部、第二連接部以及發(fā)電系統(tǒng)； 所述發(fā)電系統(tǒng)包括第一齒輪組、第二齒輪組、發(fā)電單元、輸入軸和發(fā)電系統(tǒng)本體； 所述第一齒輪組與所述第二齒輪組的傳動級數(shù)差值為奇數(shù)； 所述輸入軸正向轉(zhuǎn)動時，所述第一齒輪組帶動所述發(fā)電單元轉(zhuǎn)動； 所述輸入軸反向轉(zhuǎn)動時，所述第二齒輪組帶動所述發(fā)電單元轉(zhuǎn)動； 所述第一齒輪組、所述第二齒輪組和所述發(fā)電單元均收容于所述發(fā)電系統(tǒng)本體內(nèi)，所述輸入軸可相對所述發(fā)電系統(tǒng)本體轉(zhuǎn)動； 所述第一連接部連接在所述發(fā)電系統(tǒng)本體上，所述第二連接部連接在所述輸入軸上。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的人體發(fā)電裝置，其特征在于， 還包括第一單向軸承和第二單向軸承； 所述第一齒輪組的一個齒輪通過所述第一單向軸承連接在所述輸入軸上； 所述第二齒輪組中的一個齒輪通過所述第二單向軸承連接在所述輸入軸承； 所述第一單向軸承和所述第二單向軸承的安裝方向相反。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的人體發(fā)電裝置，其特征在于，還包括與所述發(fā)電單元連接的能量收集單元，所述能量收集單元包括整流電路、調(diào)壓電路和存儲電路。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的人體發(fā)電裝置，其特征在于，還包括控制器和傳感器； 所述控制器與所述能量收集單元和所述傳感器連接； 所述傳感器用以感測所述輸入軸的角度的變化，所述控制器根據(jù)該角度的變化控制所述能量收集單元的導(dǎo)通和斷開。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的人體發(fā)電裝置，其特征在于，所述第一齒輪組的輸出端和所述第二齒輪組的輸出端為同一輸出端。
【文檔編號】H02K7/18GK105952595SQ201610527808
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月6日
【發(fā)明人】陳超, 張笛
【申請人】深圳市智攜科技有限公司