[實(shí)用新型]一種人體動(dòng)能捕獲及機(jī)電轉(zhuǎn)換的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220364260.3
• 申請(qǐng)日: 2012-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN202746124U
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝龍漢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F03G5/00
• 分類號(hào): F03G5/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及可再生能源領(lǐng)域，具體涉及收集人體活動(dòng)中的機(jī)械動(dòng)能并轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

背景技術(shù)

隨著國防的現(xiàn)代化，士兵在野外作業(yè)都需要隨身攜帶一系列電子設(shè)備，例如GPS、通信設(shè)備等，這些設(shè)備的能源供給主要來自電池。雖然電池技術(shù)已經(jīng)取得了長足進(jìn)步，但電池的電容量仍然限制著這些電子設(shè)備的使用。另一方面，老化問題最終導(dǎo)致電池被拋棄，這也引起了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。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(shè)備是必要和有意義的。

此外，在野外作業(yè)時(shí)，需隨身攜帶的東西不少，人在背負(fù)重物時(shí)，長時(shí)間負(fù)載步行需支付大量的生物能。

發(fā)明內(nèi)容

為解決電池供電的電容量有限、不環(huán)保的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出了一種人體動(dòng)能捕獲及機(jī)電轉(zhuǎn)換的裝置，將人所背負(fù)的重物轉(zhuǎn)換為阻尼振蕩質(zhì)量，并且利用該阻尼振蕩質(zhì)量在人體步行中產(chǎn)生的振蕩運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，從而將人體步行中的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，并可以減少人體在背負(fù)重物長期步行中所支出的生物能。

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：人體動(dòng)能捕獲及機(jī)電轉(zhuǎn)換的裝置，包括發(fā)電機(jī)、固定在人體上的固定支架、用于承載人體負(fù)重的活動(dòng)支架、一組連接固定支架與活動(dòng)支架的彈簧、固定在活動(dòng)支架上的齒條及與齒條嚙合連接的換向齒輪機(jī)構(gòu)；所述換向齒輪機(jī)構(gòu)將齒條上下雙向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為齒輪單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并將齒輪單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給發(fā)電機(jī)。

所述換向齒輪機(jī)構(gòu)包括可動(dòng)齒輪、輸出齒輪及中間齒輪；可動(dòng)齒輪與齒條嚙合連接，且齒輪中心在長孔型槽中隨齒條上下雙向運(yùn)動(dòng)而滑動(dòng)；輸出齒輪與中間齒輪嚙合；齒條向上運(yùn)動(dòng)時(shí)可動(dòng)齒輪與輸出齒輪嚙合，齒條向下運(yùn)動(dòng)時(shí)可動(dòng)齒輪與中間齒輪嚙合；輸出齒輪將齒輪單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)。

所述齒條、可動(dòng)齒輪、輸出齒輪及中間齒輪具有相同的模數(shù)。

上述人體動(dòng)能捕獲及機(jī)電轉(zhuǎn)換的裝置，還包括與換向齒輪機(jī)構(gòu)嚙合的加速齒輪組；換向齒輪機(jī)構(gòu)通過加速齒輪組將齒輪單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給發(fā)電機(jī)。所述加速齒輪組包括相嚙合連接的兩個(gè)齒輪。

本實(shí)用新型的原理是：人在背負(fù)物體（如重物）時(shí)步行，由于人的步行基本屬于倒置的單擺形式，肩部在豎直方向上具有可觀的位移，此時(shí)固定支架、承載重物的活動(dòng)支架與彈簧組成阻尼振蕩系統(tǒng)并隨著人體的活動(dòng)而上下雙向運(yùn)動(dòng)。該上下雙向運(yùn)動(dòng)通過固定在活動(dòng)支架之上的齒條傳遞給換向齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為單向的齒輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再通過加速齒輪組傳遞給發(fā)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電轉(zhuǎn)換。上述換向齒輪機(jī)構(gòu)，包括可在長孔型槽中自由滑動(dòng)的可動(dòng)齒輪B、輸出齒輪C及中間齒輪D；當(dāng)齒條向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，齒條與可動(dòng)齒輪之間存在的摩擦力將可動(dòng)齒輪向上推動(dòng)，齒輪C輸出順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)齒條向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，同樣由于齒條與齒輪之間的摩擦力，將可動(dòng)齒輪向下推動(dòng)并與中間齒輪嚙合，中間齒輪驅(qū)動(dòng)輸出齒輪同樣輸出順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

固定支架除了固定在人體肩部之外，也可以固定在其余地方，例如腰部。只要固定于人體上的方式使得所背負(fù)的重物在阻尼振蕩系統(tǒng)中隨人體的活動(dòng)而做上下雙向運(yùn)動(dòng)，換向齒輪機(jī)構(gòu)就能夠?qū)⑸舷码p向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為齒輪單項(xiàng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而將人體活動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：巧妙利用人體所背負(fù)的重物作為阻尼振蕩質(zhì)量，并且通過換向齒輪機(jī)構(gòu)利用該阻尼質(zhì)量在人體步行中出現(xiàn)的振蕩運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，從而將人體步行中的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，提供野外作業(yè)所需的電能，并可以減少人體在背負(fù)重物長期步行中所支出的生物能。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型一種實(shí)施方式中換向齒輪機(jī)構(gòu)的局部放大圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。

參見圖1，本實(shí)用新型人體動(dòng)能捕獲及機(jī)電轉(zhuǎn)換的裝置包括一個(gè)可通過雙肩帶5固定在人體肩部的固定支架4、一個(gè)用于承載人體所背負(fù)重物3的活動(dòng)支架1、一組連接固定支架與活動(dòng)支架的彈簧2、固定在活動(dòng)支架上的齒條12、將齒條上下雙向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為齒輪單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的換向齒輪機(jī)構(gòu)、加速齒輪組以及發(fā)電機(jī)。人在背負(fù)重物時(shí)步行，用于承載重物的活動(dòng)支架1與彈簧2組成阻尼振蕩系統(tǒng)并隨著人體的活動(dòng)而上下雙向運(yùn)動(dòng)。該上下雙向運(yùn)動(dòng)通過固定在活動(dòng)支架之上的齒條傳遞給換向齒輪機(jī)構(gòu)，由換向齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為齒輪的單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并通過由齒輪10與齒輪11組成的加速齒輪組傳遞給發(fā)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電轉(zhuǎn)換。