[發(fā)明專利]自供能頭盔

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710263473.4
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107070162A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧維禮;呂澤楷;楊維清;靳龍;胡成見;張偉;蒲犇;唐安表
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: H02K35/02
• 分類號: H02K35/02;A42B3/04
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙)51227
• 代理人: 李順德

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能量采集技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及自然界中的振動能、風(fēng)能、太陽能的采集和存儲技術(shù)，具體而言，涉及一種自供能頭盔。

背景技術(shù)

自供能系統(tǒng)是一種無需外加電源，從環(huán)境中收集能量實(shí)現(xiàn)能量自供的新型功能器件，在大范圍環(huán)境監(jiān)測、人體健康監(jiān)測、軍事偵察、生物醫(yī)療、安全防護(hù)等領(lǐng)域有著誘人的應(yīng)用前景。

而在自供能系統(tǒng)中，摩擦納米發(fā)電機(jī)由于其成本低、應(yīng)用場景廣等優(yōu)點(diǎn)引起巨大關(guān)注，在眾多應(yīng)用場景中，人跑步運(yùn)動的頻率適中(4.5～5.5Hz)，可利用傳統(tǒng)的電磁發(fā)電機(jī)對其進(jìn)行能量收集，而走路運(yùn)動的頻率較低(1.8～2.2Hz)，難以利用傳統(tǒng)的電磁發(fā)電機(jī)對其進(jìn)行能量收集。

頭盔作為一種穿戴設(shè)備除了具有一定的防護(hù)功能外，通常還具有一些輔助功能，如用于黑暗環(huán)境照明的功能、用于周圍環(huán)境危險(xiǎn)氣體探測的功能、用于穿戴者位置定位(GPS)的功能等。頭盔上這些功能部件或傳感器等都需要消耗一定的電能，于是出現(xiàn)了各種具有自供能作用的頭盔。現(xiàn)有技術(shù)的自供能頭盔，通常包括安裝在頭盔本體上的振動發(fā)電裝置、電流轉(zhuǎn)換裝置和儲能裝置等。現(xiàn)有技術(shù)的振動發(fā)電裝置，利用傳統(tǒng)的電磁發(fā)電或壓電效應(yīng)將振動能轉(zhuǎn)換成電流，通過電流轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行整流穩(wěn)壓后輸入儲能裝置進(jìn)行存儲，為傳感器和控制系統(tǒng)提供電能。現(xiàn)有技術(shù)的振動發(fā)電裝置發(fā)電效率較低，特別是對正常步行產(chǎn)生的振動能，不能夠高效率地轉(zhuǎn)換成電能，其應(yīng)用受到了極大地限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種自供能頭盔，通過改進(jìn)振動發(fā)電裝置，提高自供能頭盔的發(fā)電效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式的一個方面，提供了一種自供能頭盔，包括頭盔本體、振動發(fā)電裝置、電流轉(zhuǎn)換裝置和儲能裝置，所述振動發(fā)電裝置輸出的電流連接的電流轉(zhuǎn)換裝置，所述電流轉(zhuǎn)換裝置與儲能裝置連接，其特征在于，所述振動發(fā)電裝置包括安裝在柱型結(jié)構(gòu)中的第一永磁體，第二永磁體和線圈，所述第一永磁體懸浮在第二永磁體上方，所述線圈與電流轉(zhuǎn)換裝置連接。

本發(fā)明的技術(shù)方案，利用磁懸浮技術(shù)提高振動發(fā)電裝置對振動能的敏感性，可以有效感應(yīng)到正常步行的低頻振動，極大地提高了發(fā)電效率。

進(jìn)一步的，所述線圈設(shè)置在第一永磁體上方和/或下方和/或柱型結(jié)構(gòu)周圍。

線圈設(shè)置在第一永磁體上方和/或下方和/或柱型結(jié)構(gòu)周圍，如柱型結(jié)構(gòu)頂部、第二永磁體頂部或纏繞在柱型結(jié)構(gòu)周圍等與第一永磁體對應(yīng)的位置，可以增加線圈數(shù)量，提高發(fā)電效率。特別是第一永磁體上方和下方的線圈，在第一永磁體運(yùn)動時(shí)感應(yīng)電流交大，而且可以通過增加匝數(shù)提高發(fā)電效率。

進(jìn)一步的，所述柱型結(jié)構(gòu)為封閉結(jié)構(gòu)，所述第一永磁體上下兩端設(shè)置第一摩擦片，所述柱型結(jié)構(gòu)頂部和第二永磁體頂部設(shè)置有緩沖墊和第二摩擦片，所述第一摩擦片和第二摩擦片與電流轉(zhuǎn)換裝置連接，通過摩擦輸出電流。

該技術(shù)方案增加了摩擦發(fā)電功能，充分利用永磁體的振動，通過摩擦發(fā)電進(jìn)一步提高能量轉(zhuǎn)換效率。

進(jìn)一步的，所述第一永磁體處于真空中。

該方案將第一永磁體置于真空中，能夠降低阻力，增加靈敏度，提高轉(zhuǎn)換效率。

進(jìn)一步的，所述柱型結(jié)構(gòu)為圓柱形或正四棱柱形。

柱型結(jié)構(gòu)采用圓柱形或正四棱柱形具有結(jié)構(gòu)簡單，便于加工的特點(diǎn)。

進(jìn)一步的，所述振動發(fā)電裝置4臺有4臺，分別置于所述頭盔本體前方左右兩側(cè)和后方左右兩側(cè)。

配置振動發(fā)電裝置，可以增加發(fā)電量，振動發(fā)電裝置分別置頭盔本體前方左右兩側(cè)和后方左右兩側(cè)，不會占用照明裝置和傳感器的位置，便于其他裝置的布局。

進(jìn)一步的，還包括2臺風(fēng)能發(fā)電機(jī)，所述風(fēng)能發(fā)電機(jī)分別置于所述頭盔本體左右兩側(cè)，所述風(fēng)能發(fā)電機(jī)與電流轉(zhuǎn)換裝置連接。

該方案在頭盔本體左右兩側(cè)的空位布置2臺風(fēng)能發(fā)電機(jī)，進(jìn)一步增加風(fēng)能利用，提高能量采集效率。

進(jìn)一步的，還包括太陽能發(fā)電薄膜電池，所述太陽能發(fā)電薄膜電池與電流轉(zhuǎn)換裝置連接，所述太陽能發(fā)電薄膜電池置于所述頭盔本體頂部。

增加太陽能發(fā)電薄膜電池，可以充分利用頭盔有限的表面積，增加環(huán)境能量的利用率。

進(jìn)一步的，還包括傳感器和控制系統(tǒng)，所述傳感器和控制系統(tǒng)與儲能裝置連接，所述傳感器與控制系統(tǒng)連接。

該方案在頭盔上集成各種傳感器和控制系統(tǒng)，進(jìn)一步增加了頭盔的功能，使頭盔成為一種自供能的安全防護(hù)帽。

具體的，所述傳感器包括位置傳感器、溫度傳感器、心率傳感器、氣體傳感器。