專利名稱：擺動裝置及其獵能裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明有關一種機械能與電能的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)，尤其是指一種擺動頻率可以自動
調(diào)整以及將擺動的機械能轉(zhuǎn)換成電能的一種擺動裝置及其獵能裝置。
背景技術(shù)：
輪胎對于車輛的性能與安全扮演相當重要的角色。如果能夠監(jiān)控輪胎的狀況，就 能夠預防爆胎、減少生命危險、提升路面適應性、改善油耗程度以及延長輪胎壽命，進而降 低車輛持有成本。為了能夠有效監(jiān)控輪胎狀況，胎壓監(jiān)視系統(tǒng)(tire pressure monitoring system, TPMS)已經(jīng)逐漸為汽車業(yè)者所接受。根據(jù)美國公路交通安全局(NTHTSA)的要求， 到2007年，所有在美國銷售的汽車都必須安裝輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)，并提出汽車生產(chǎn)商的執(zhí) 行時間。因此TPMS可望成為發(fā)展最快的汽車電子應用。 胎壓監(jiān)視系統(tǒng)主要用于在汽車行駛時實時地對輪胎氣壓進行自動監(jiān)測，對輪胎漏 氣和低氣壓進行警報，以保障行車安全，是駕車者和乘車人員的生命安全保障預警系統(tǒng)。根 據(jù)統(tǒng)計到公元2010年，歐洲需求量為2900萬臺，而在美國需求量為1800萬臺，因此總共需 1. 9億顆TPMS?，F(xiàn)行TPMS耗電量約70uW，供電方式采用鋰電池，這樣的方式雖然可以供應 監(jiān)控胎壓所需的能量，但在歐美等先進國家中，環(huán)境友善的產(chǎn)品是現(xiàn)在研發(fā)方向的主流，相 關法規(guī)如京都協(xié)議書、ROHS都透過法令保護對環(huán)境無害的產(chǎn)品。而鋰電池的使用，對于環(huán) 境的傷害與污染是一大問題。 因此在現(xiàn)有技術(shù)中，有不同種類的獵能裝置來取代電池的供電方式。例如美國公 開申請案2005/0151375所公開的一種獵能裝置，將動能轉(zhuǎn)換成電能，進而供胎壓計使用。 在該技術(shù)中，利用電磁發(fā)電(法拉地定律)將動能轉(zhuǎn)換成電能，不過由于磁鐵運動方式并未 采用共振原理，因此磁鐵的運動速度受限。 此外又如美國專利US. Pat. No. 6， 407， 484所公開的一種壓電獵能裝置，利用將轉(zhuǎn) 動能量轉(zhuǎn)換為電能的方式來產(chǎn)生能量。在該技術(shù)中，轉(zhuǎn)動組件的離心力推動金屬片，進而 使壓電材料伸縮，將應變能轉(zhuǎn)換為電能。另外，還有一種利用懸臂梁的方式來進行發(fā)電，例 如美國公開申請案US2004/0075363所公開的一種利用壓電懸臂梁的方式來發(fā)電的技術(shù)。 在該技術(shù)中，利用長短不一的壓電懸臂梁獵取各種頻率的振動能量。其它諸如美國專利 US. Pat. No. 7， 116， 036、或者是美國專利US. Pat. No. 7， 256， 505部是一種可以取代電池供 應電能的獵能裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種擺動裝置，于能量供應體上設置一擺動機構(gòu)，通過調(diào)整該擺動機 構(gòu)與該能量供應體間的距離與該擺動機構(gòu)的一特征量間的比值，以使該擺動機構(gòu)的擺動頻 率可以隨該能量供應體的運動頻率的變化而自動調(diào)整。 本發(fā)明提供一種擺動裝置，于可根據(jù)一驅(qū)動能量頻率變化而進行擺動的擺動機構(gòu) 上設置一配重部，使得該擺動機構(gòu)在擺動過程中產(chǎn)生共振，且其擺動頻率可隨該驅(qū)動轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動頻率的改變而變化，以及可獵取低頻能量。 本發(fā)明提供一種獵能裝置，其結(jié)構(gòu)的自然頻率可自動隨著驅(qū)動能量頻率變化而調(diào) 整，使得具有配重的擺動機構(gòu)隨時處于共振狀態(tài)。因此，在任何驅(qū)動轉(zhuǎn)速的下，均可產(chǎn)生大 位移及大速度，增加機械能-電能轉(zhuǎn)換效率。 在一實施例中，本發(fā)明提供一種擺動裝置，包括一能量供應體，進行一轉(zhuǎn)動運動； 以及一擺動機構(gòu)，其系設置于該能量供應體上，該擺動機構(gòu)距離該轉(zhuǎn)動軸心一特定距離，該 擺動機構(gòu)具有一特征量使得該特定距離與該特征量的比值介于4和0. 25之間，其中該特征 量系為該擺動機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量與擺動機構(gòu)的等效常數(shù)的比值。 在另一實施例中，本發(fā)明還提供一種獵能裝置，包括一能量供應體，進行一轉(zhuǎn)動 運動；一磁性擺動機構(gòu)，設置于該能量供應體上，該磁性擺動機構(gòu)距離該轉(zhuǎn)動軸心一特定距 離，該磁性擺動機構(gòu)具有一特征量使得該特定距離與該特征量的比值介于4和0. 25之間， 其中該特征量為該磁性擺動機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量與磁性擺動機構(gòu)的等效常數(shù)的比值；以及一感 應線圈部，與該磁性擺動部相對應，該感應線圈部于該擺動機構(gòu)擺動時產(chǎn)生感應電流。



35-傳感器4-獵能裝置40-能量供應體41-磁性擺動機構(gòu)410-連接部411-支點412、413-磁性質(zhì):匱體42-感應線圈部43-儲能裝置44-傳感器5-獵能裝置50-能量供應體51-支點52-磁性擺動機構(gòu)520-質(zhì)量體521磁性物質(zhì)53-感應線圈54-儲能裝置90-軸體91-位置
具體實施例方式
為使本發(fā)明的特征、目的及功能得到清楚完整的公開，下文對本發(fā)明的裝置的相 關內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及設計要點進行說明，詳細說明陳述如下 請參閱圖1A與圖1B所示，為本發(fā)明的擺動裝置第一實施例示意圖。在本實施例 中，擺動裝置1具有一擺動機構(gòu)ll，連接于一能量供應體10上。該能量供應體io可提供一 轉(zhuǎn)動，其角速度為o。該能量供應體10在轉(zhuǎn)動的過程中，其中心0可為靜止(純轉(zhuǎn)動)或 一平移運動(滾動)。擺動機構(gòu)11與能量供應體10的中心0相距有一特定距離R，則此擺 動機構(gòu)11受到一離心加速度a，如公式(1)所示
a = w2R...................................................... (1) 當能量供應體10旋轉(zhuǎn)時，此擺動機構(gòu)11所受重力將隨其位置的改變而變化，進而 帶動擺動機構(gòu)11以其支點110為中心擺動。擺動裝置的體積為V，質(zhì)量密度為P ，其為坐 標(x，y，z)的函數(shù)。亦即擺動機構(gòu)ll的本體可由不同密度的物質(zhì)所組成。根據(jù)振動學原 理，假設擺動角度為9 ，則擺動機構(gòu)的運動方程式如公式(2)所示 ^""-gsi歸rJVsi豐r
^ ............ .......................(2) 其中t為時間，g為重力加速度，因此擺動機構(gòu)11的轉(zhuǎn)動慣量I如公式(3)所示
,，......................................................(3) 此外，該擺動機構(gòu)11還具有一等效彈性常數(shù)K，如公式(4)所示，為角速度"、特 定距離R以及一等效常數(shù)fprsin"^V的關系式 K =-①2Rjprsiii(MV............................................. 因此，根據(jù)公式(3)與(4)，可以得到擺動自然頻率"n為公式(5)所示
氣=、|—=w、h
h " ................................................(5) 其中1/為一特征量，為轉(zhuǎn)動慣量I與該等效常數(shù)的比值，如公式(6)所示
丄* = ^
................................................(6) 根據(jù)振動學中的共振原理，若能量供應體10的角速度"(旋轉(zhuǎn)頻率)接近于擺動 機構(gòu)11的自然頻率，則擺動機構(gòu)ll會發(fā)生共振現(xiàn)象。亦即當方程式(7)成立時，共振現(xiàn)象 發(fā)生 A* S ......................................................... (7) 因此可經(jīng)過適當?shù)奶暨x擺動機構(gòu)11的尺寸、密度、形狀等參數(shù)使得^ ^ W ，亦即經(jīng) 由適當?shù)奶暨x擺動機構(gòu)的尺寸、密度、形狀等參數(shù)使得擺動機構(gòu)11隨著能量供應體10的運 動而產(chǎn)生共振。在本實施例中，該特定距離R與該特征量L*的比值介于4和0. 25之間，亦 即根號值介于2與0. 5之間，如公式(8)所示: 2 2、 7 2 0.5 利用圖1A與IB的技術(shù)方案，該擺動機構(gòu)可以大概分成兩種態(tài)樣，第一種態(tài)樣為 擺動機構(gòu)為一單一質(zhì)量體或多個質(zhì)量體(不同的密度分布)相互連接而成；第二種態(tài)樣為 該擺動機構(gòu)為多個質(zhì)量體以及桿件所構(gòu)成。首先說明第一種態(tài)樣，亦即該擺動機構(gòu)為單一 質(zhì)量體的情況。如圖2A所示，該圖為本發(fā)明具有單一質(zhì)量體的擺動機構(gòu)實施例示意圖。本 實施例的擺動機構(gòu)11a設置于能量供應體上(如圖1A的結(jié)構(gòu))且由一塊長方形平板所組 成，質(zhì)量密度為P ，具有一擺動支點110a支點。根據(jù)前述的原則可以得到圖2A的擺動機構(gòu) 的運動方程式，如公式(9)以及(10)所示。(化+1," +4丄32 +I2Z23)p"6(i:22 -丄〖)—=6(丄22 -丄〖)/ gsi聽？............
* — 4丄;+4g +丄2"
6"2-A) ............ (10) 根據(jù)公式(5) 、 (7)與(8)，可以因此當能量供應體在旋轉(zhuǎn)的時候，離心力會使得擺 動機構(gòu)lla的自然頻率c^隨著co的改變而自動調(diào)變。亦即，當能量供應體的轉(zhuǎn)速co增
加時，擺動機構(gòu)的自然頻率"n也會隨的增加；反之，當輪胎的轉(zhuǎn)速03減慢時，擺動機構(gòu)的 自然頻率"n也會隨之減慢。 如圖2B所示，在本實施例基本上如圖2A所示的結(jié)構(gòu)，亦即該擺動機構(gòu)llb屬于單 一質(zhì)量體的實施例，所差異的是該擺動機構(gòu)lib由兩長方形平板111與112所組成而形成 單一質(zhì)量體，每一塊平板111與1112的質(zhì)量密度分別為P i及P 2。該擺動機構(gòu)lib以支 點110b進行擺動。同樣地，根據(jù)前述的原則可以得到圖2B的擺動機構(gòu)的運動方程式，如公 式(11)以及(12)所示。
*4丄>,+4丄》2 +Z2,;p7 ^ =-^--
6(l2P2-APi) ............ (12) 根據(jù)公式(5) 、 (7)與(8)，可以因此當能量供應體在旋轉(zhuǎn)的時候，離心力會使得擺動機構(gòu)lib的自然頻率C^隨著CO的改變而自動調(diào)變。亦即，當能量供應體的轉(zhuǎn)速03增 加時，擺動機構(gòu)的自然頻率"n也會隨的增加；反之，當輪胎的轉(zhuǎn)速03減慢時，擺動機構(gòu)的 自然頻率"n也會隨之減慢。如圖2C所示，在本實施例中的擺動機構(gòu)11C基本上是由兩個
半環(huán)113與114所組成，質(zhì)量密度分別為P工及Py支點110c如圖2C中所示。同樣地，根 據(jù)前述的原則可以得到圖2B的擺動機構(gòu)的運動方程式，如公式(13)以及(14)所示。
<formula>formula see original document page 8</formula> 圖3A至圖3B為本發(fā)明的獵能裝置實施例示意圖。圖3與圖3B為利用第一種態(tài)樣 所實施的獵能裝置，亦即利用擺動產(chǎn)生磁能效應來發(fā)電。在圖3A中，該獵能裝置4具有一 能量供應體40、一磁性擺動機構(gòu)41、一感應線圈部42、一儲能裝置43以及一傳感器44。該 能量供應體40為一可以提供轉(zhuǎn)動或者是滾動的物體(亦如輪胎，但不以此為限)，其具有 一旋轉(zhuǎn)角速度。該磁性擺動機構(gòu)41，基本上與圖2C的擺動機構(gòu)類似，其具有一連接部410 以及至少一磁性質(zhì)量體。在本實施例使用一對磁性質(zhì)量體412與413。該連接部410的一 端具有一支點411，使整個磁性擺動機構(gòu)41可以該支點411擺動。該磁性擺動機構(gòu)41的 運作機制如同前面所述，在此不作贅述。該磁性質(zhì)量體412與413為磁性物質(zhì)，可以產(chǎn)生磁 場。在本實施例中，該磁性質(zhì)量體412與413間還具有一間隙D。該感應線圈部42具有一 套管420，其具有一曲度，該套管420內(nèi)的外側(cè)管壁上具有一感應線圈421。而該套管的兩 端開口處分別提供容置該磁性質(zhì)量體412與413的一部分，使得該磁性質(zhì)量體412與413 的一部分容置于該套管內(nèi)。該儲能裝置43與該感應線圈421相偶接，在本實施例中，該儲 能裝置43可為蓄電池或者是其它儲能的裝置。此外，該儲能裝置43更耦接有一傳感器44， 其可為一壓力傳感器、溫度傳感器或者是其它的物理量傳感器。當能量供應體40轉(zhuǎn)動或者 是滾動時，會使得磁性擺動機構(gòu)41產(chǎn)生共振而于該套管內(nèi)擺動。在磁性擺動機構(gòu)41擺動 的過程中，套管420外壁上的感應線圈421會產(chǎn)生感應電流，進而將感應電能儲存于儲能裝 置43內(nèi)以供傳感器44使用。在本實施例中，連接部410相當于圖2C的質(zhì)量體113，而兩個 磁性質(zhì)量體412與413則相當于質(zhì)量體114。 如圖3B所示，在本實施例中，基本上亦是一種利用圖2A的所形成的獵能裝置5。 在本實施例中，該獵能裝置包括有一能量供應體50、一磁性擺動機構(gòu)52、感應線圈53以及 儲能裝置54。該能量供應體50如同前所述，在此不作贅述。該磁性擺動機構(gòu)52以支點51 進行擺動。而該磁性擺動機構(gòu)51具有一質(zhì)量體520，其兩側(cè)耦接有磁性物質(zhì)521。當然該 質(zhì)量體520與磁性物質(zhì)521亦可整合形成單一的具有磁性的物體。至于該感應線圈53以 及儲能裝置54如同前所述，在此不作贅述。當然該儲能裝置54亦可以與傳感器相連接，其 如前所述，在此不作贅述。 接下來說明第二種態(tài)樣，請參閱圖4所示，該圖為本發(fā)明的擺動裝置第二實施例 示意圖。在本實施例中，該擺動裝置2具有一能量供應體20以及一擺動機構(gòu)21，其具有一 擺動部210以及一配重部211。該能量供應部20可提供一能量給該擺動機構(gòu)21，該能量供 應部20為一轉(zhuǎn)動體或者是滾動體，但不以此為限。亦即該能量供應部可通過一轉(zhuǎn)動運動改
變重力作用于該擺動機構(gòu)的大小。至于滾動體則為轉(zhuǎn)動與平移移動的組合。在本實施例中，該能量供應部20為輪胎的輪框，通過輪框的轉(zhuǎn)動或滾動改變并該擺動部受到重力的大小，而使該擺動機構(gòu)21中的擺動部210產(chǎn)生擺動。該擺動部210，其設置于該能量供應體20上且以一支點2100進行擺動。該支點2100通過一軸體90與該能量供應體20相連接。
該擺動部210具有一桿體2101以及一質(zhì)量體2102。該桿體2101以一端與該支點2100相連接，而該質(zhì)量體2102，其與該桿體2101的另一端相連接。該質(zhì)量體2102可為具有磁性的物質(zhì)，或者是金屬與磁性物質(zhì)結(jié)合的結(jié)構(gòu)。該配重部211，其與該擺動部210相連接以使該擺動部210的擺動頻率能隨該能量供應體20所供應的能量頻率的變化而改變。在本實施例中，該配重部211具有一桿體2110以及一對質(zhì)量體2111 。其中，該桿體2110的中心與該支點2100相連接，而該對質(zhì)量體2111，其分別與該桿體2110的兩端相連接。在本實施例中，該對質(zhì)量體2111分別可為具有磁性的物質(zhì)，或者是金屬與磁性物質(zhì)結(jié)合的結(jié)構(gòu)。 請參閱圖5A以及圖5B所示，為本發(fā)明的擺動機構(gòu)實施例動作說明示意圖。圖5A為顯示該擺動裝置2的配置，該擺動機構(gòu)21設置于該能量供應體上，本說明實施例中的該能量供應體為輪框22a，標號22則代表輪框20a外部的車胎。為了方便說明，圖5B的擺動部以及配重部為圖4的擺動部以及配重部的簡化，同樣的符號代表相同的組件。根據(jù)振動學的基礎，圖5B的系統(tǒng)的運動模式可以公式(15)來表示。
<formula>formula see original document page 9</formula>.....................(15) 其中，叫與m2分別代表圖4中的質(zhì)量體2102與2111。 則代表桿體2101的長度山2則代表桿體2110的長度。而e則代表擺動機構(gòu)21擺動的角度。由于輪框20a在轉(zhuǎn)動的過程中，對于該擺動機構(gòu)21所產(chǎn)生的向心力為公式(16)所示rV2a = ^T ..........................................(16) 其中a為向心加速度，r為輪框的半徑，R為輪框20a加上車胎22之后的半徑，而V為車輪(輪框20a加上車胎22)在滾動過程中輪胎質(zhì)心的速度。因此，根據(jù)公式(15)與公式(16)，可以求出代表擺動機構(gòu)21的自然頻率"n如下公式(17)所示<formula>formula see original document page 9</formula>
<formula>formula see original document page 9</formula>(17) 而L*的大小如公式(18)所示:
<formula>formula see original document page 9</formula> 在公式(17)中，con代表擺動機構(gòu)21的自然頻率，而co則表示能量供應體20在滾動或轉(zhuǎn)動時的角速度或者是轉(zhuǎn)動頻率。由公式(17)與公式(18)可以發(fā)現(xiàn)mpn^、l^與1^的關系。由于本發(fā)明具有配重部211之故，因此當車輪在旋轉(zhuǎn)的時候，離心力會使得擺動機構(gòu)21的自然頻率C^隨著CO的改變而自動調(diào)變。亦即，當輪胎的轉(zhuǎn)速CO增加時，擺動機構(gòu) 的自然頻率"n也會隨之增加；反之，當輪胎的轉(zhuǎn)速"減慢時，擺動機構(gòu)的自然頻率"n也 會隨之減慢。請參閱圖6所示，該圖為本發(fā)明的擺動機構(gòu)于能量供應體轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的擺
動情形示意圖。當能量供應體20逆時針旋轉(zhuǎn)時，設置于能量供應體20上的位置91的擺動 機構(gòu)21，其擺動部210以及配重部211的擺動狀態(tài)。圖中位置91以外的擺動機構(gòu)，為當該 能量供應體20轉(zhuǎn)動或滾動至不同時間點時擺動機構(gòu)21的位置以及其對應該位置的擺動狀 態(tài)。 此外，根據(jù)公式(17)與公式(18)所示，可以經(jīng)過適當?shù)奶暨xm" m2、 與L2的大 小，使得" ="。亦即，通過選擇適當?shù)膍pn^、l^與l^的大小，使得車輪在旋轉(zhuǎn)的時候， 擺動機構(gòu)21可以與車輪旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)動頻率產(chǎn)生共振。使得該擺動機構(gòu)21可以通過共振， 產(chǎn)生在對應的轉(zhuǎn)動頻率下產(chǎn)生最大的振福，進而獵取重力在車輪滾動過程中對該擺動機構(gòu) 所做的功。例如假設車輪(輪框20a加上車胎22)半徑為O. 3m，輪框22a的半徑為0. 2m， 若長度與質(zhì)量設計為= 4mm，L2 = 14mm，n^ = 2. 5g以及m2 = 5g時，則無論車速為何，擺 動機構(gòu)21的自然頻率將隨之改變，完全等于車輪轉(zhuǎn)動頻率，亦即擺動機構(gòu)隨時處于共振狀 態(tài)，而能獲得最大的擺動幅度。 請參閱圖7A至圖7F所示，該圖分別為本發(fā)明的擺動機構(gòu)實施例示意圖。其中，圖 7A至圖7D所顯示的實施例中，該擺動部210與圖4相同，差異的是配重部的設計可以根據(jù) 前述的精神而有所變化。在圖7A中，該配重部211a主要是由多個桿體兩組桿體L2與L3所 構(gòu)成。以支點2100右半部的桿體組合來說明，其中桿體1^的一端則與支點2100相連接， 另一端則與桿體1^相連接。桿體1^的另一端則與質(zhì)量體!112相連接。而圖7A的擺動機構(gòu)
的運動方程式如公式(19)與(20)所示，其中a為離心力，9為擺動角度。
+ 2附2(丄〗+丄〗)J^. + w,flZ^ = /^Z^gsin&)/" ............................"(19) A =---;----一
…..................(20) 又如圖7B所示，本實施例的配重部211b的結(jié)構(gòu)基本上是將一對桿體的一端與支 點2100相連接，然后兩桿體與水平面間具有一夾角W，其運動方程式如公式(21)與(22) 所示。
(wt A + 2w2丄2 )0 + /…一 2w2 L2 sin <^)<30 丄* 附，Z + 2ot，Z^
附A - 2附2乙2 sin0 .........(22) 又如圖7C所示，在本實施例中，該配重部21 lc僅由一桿體L2與支點2100相連接c 本實施例的運動方程式如公式(23)與(24)所示。 + w2Z^》一附2丄2)<30 = 一 W2丄2)gsinorf..................(23)
￡〖+ m2
_ i2￡2 .........(24) 1 =
10
又如圖7D所示，在本實施例中，該配重部21 Id的結(jié)構(gòu)基本上與圖4相同，差異的是在于該桿體并非以中心與該支點2100相連接。因此質(zhì)量體!112與支點的距離分別為L2與L3。在本實施例的擺動機構(gòu)，其運動方程式如公式(25)、 (26)與公式(27)所示。
m2L2 = m3L3....................................... (25) +w2《+附3丄〗》.+w,一0 二m,Z^gsinfirf..................(26)
(27) 又如圖7E所示，在本實施例中，該擺動部210a以及配重部211e的結(jié)構(gòu)成一^h字狀。其中該擺動部210a具有桿體Lp桿體1^的一端連接有質(zhì)量體rv而其另一端則連接于支點2100上。至于該配重部211e的結(jié)構(gòu)則由三個桿體L2與L3圖4所構(gòu)成，該三個桿體L2與L3的一端與該支點2100相連接，另一端則分別連接質(zhì)量體m2與m3。圖7E的運動方程式如公式(28)與(29)所示。
+附2丄;+ 2w3i^)6 — w2￡2)a0 = (/^i^ — w2Z2)gsin< /"...............(2g) 丄=-^^^—^^
w,,-w2L7— .........(29) 圖7F的配重部211f結(jié)構(gòu)并非如前述的實施例與支點2100相連接，該配重部211f的桿體L2則分別連接于擺動部210的質(zhì)量體ml上。至于圖7F的擺動機構(gòu)的運動方程式如公式(30)與(31)所示。
+ 2w2(I; ++ (w, + 2m2)丄,a^ = (w, + 2w2 )Z^gsina),..................(30) 丄=
m,Z^ + 2附2(丄〖+ Z〗)
(w,+2w2)丄' .........(31) 前述的各個實施例其相關的運動方程式，都可以得到擺動機構(gòu)的自然頻率c^會與能量供應體的運動頻率"之間的關系。因此圖7A至圖7F的擺動機構(gòu)變化設計，都可以
讓自然頻率"n隨著能量供應體的頻率(0而改變。并通過適當選擇質(zhì)量體的質(zhì)量大小與
桿體長度可以讓"n="。 如圖8A所示，該圖為本發(fā)明的獵能裝置實施例示意圖。在本實施例中，該獵能裝置3具有一能量供應體30、一磁性擺動機構(gòu)31以及一對感應線圈33。該能量供應體30的結(jié)構(gòu)特征與圖4的實施例相同，在此不作贅述。該磁性擺動機構(gòu)31主要是由具有擺動部310以及配重部311所構(gòu)成。在本實施例中，擺動部310與配重部311的結(jié)構(gòu)與圖4相同，差異的是該配重部311兩側(cè)的質(zhì)量體3110為磁性物質(zhì)，可以提供一磁場。而該對感應線圈33則分別設置于該對磁性質(zhì)量體3110的一側(cè)。當該能量供應體30轉(zhuǎn)動的時候，根據(jù)前述圖4的說明，該磁性擺動機構(gòu)31會產(chǎn)生共振，因此該磁性質(zhì)量體3110在擺動的過程中，會與對應的感應線圈33產(chǎn)生感應電流，產(chǎn)生的感應電流可儲存于與該感應線圈33相連接的儲能裝置34內(nèi)。請參閱圖9所示，該圖為本發(fā)明的獵能裝置發(fā)電量曲線圖。從該圖中，可以發(fā)現(xiàn)當車輛的時速為50公里的狀態(tài)下，裝設在輪框的擺動機構(gòu)可以產(chǎn)生mW等級的功率。
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在圖8B中，其為本發(fā)明的獵能裝置另一實施例示意圖。在本實施例中，基本上與圖8A類似，差異的是圖8B的實施例中的擺動部310的質(zhì)量體3100是一磁性物質(zhì)。因此感應線圈33設置于與擺動部310的磁性質(zhì)量體3100相對應的位置上。再回到圖8A所示，該儲能裝置34還可以耦接有一傳感器35。在本實施例中，該傳感器35為壓力傳感器以感測車輪的胎壓是否正常。當然該磁性擺動機構(gòu)31的設計亦可利用圖7A至圖7F來予以置換。
以上所述僅為本發(fā)明的實施例，不能以之限制本發(fā)明范圍。即大凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的等效變化及修飾，仍將不失本發(fā)明的要義所在，亦不脫離本發(fā)明的精神和范圍，故都應視為本發(fā)明的進一步實施狀況。例如在圖8A中的傳感器雖以壓力傳感器為例，但實際上該傳感器并不限制為壓力傳感器，其它的溫度、濕度或者是其它需要用在不需要更換電池的場所下的傳感器，都可視為本發(fā)明的應用。 綜合上述，本發(fā)明提供的擺動機構(gòu)及其獵能裝置，其結(jié)構(gòu)的自然頻率可自動隨著驅(qū)動轉(zhuǎn)速而調(diào)整，使得具有配重的擺動部隨時處于共振狀態(tài)。因此在任何驅(qū)動轉(zhuǎn)速之下，均可產(chǎn)生大位移及大速度，增加機械能-電能轉(zhuǎn)換效率。因此已經(jīng)可以提高該產(chǎn)業(yè)的競爭力以及帶動周遭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，符合發(fā)明專利法所規(guī)定申請發(fā)明所需具備的要件。
權(quán)利要求
一種擺動裝置，其特征在于，包括一能量供應體，進行一轉(zhuǎn)動運動；以及一擺動機構(gòu)，設置于該能量供應體上，該擺動機構(gòu)距離該轉(zhuǎn)動軸心一特定距離，該擺動機構(gòu)具有一特征量使得該特定距離與該特征量的比值介于4和0.25之間，其中該特征量為該擺動機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量與擺動機構(gòu)的等效常數(shù)的比值。
2. 如權(quán)利要求1所述的擺動裝置，其特征在于，該擺動機構(gòu)為單一質(zhì)量體或由多個質(zhì) 量體所構(gòu)成。
3. 如權(quán)利要求1所述的擺動裝置，其特征在于，該擺動機構(gòu)包括一擺動部，設置于該能量供應體上且以一支點進行擺動，該支點與該能量供應體的轉(zhuǎn) 動軸心相距一特定距離；以及一配重部，與該擺動部相連接以使該擺動機構(gòu)的擺動頻率能隨該能量供應體所供應的 能量頻率的變化而改變。
4. 如權(quán)利要求3所述的擺動裝置，其特征在于，該擺動機構(gòu)的擺動頻率為該擺動機構(gòu) 的共振頻率。
5. 如權(quán)利要求4所述的擺動裝置，其特征在于，該擺動部的擺動頻率與該能量供應體 的供應的能量頻率一致。
6. 如權(quán)利要求3所述的擺動裝置，其特征在于，該配重部通過該支點與該擺動部相連接。
7. 如權(quán)利要求6所述的擺動裝置，其特征在于，該配重部還具有 至少一桿體，分別以一端與該支點相連接；以及 至少一質(zhì)量體，分別與該至少一桿體的另一端相連接。
8. 如權(quán)利要求6所述的擺動裝置，其特征在于，該配重部還具有至少一桿體，分別以一端與該擺動部相連接；以及 至少一質(zhì)量體，分別與該至少一桿體的另一端相連接。
9. 如權(quán)利要求6所述的擺動裝置，其特征在于，該擺動部還具有至少一桿體，分別以一端與該支點相連接；以及 至少一質(zhì)量體，分別與該至少一桿體的另一端相連接。
10. 如權(quán)利要求3所述的擺動裝置，其特征在于，該能量供應體還可進行一平移運動。
11. 如權(quán)利要求3所述的擺動裝置，其特征在于，該能量供應體所供應的能量頻率為重 力變化的頻率。
12. —種獵能裝置，其特征在于，包括 一能量供應體，進行一轉(zhuǎn)動運動；一磁性擺動機構(gòu)，設置于該能量供應體上，該磁性擺動機構(gòu)距離該轉(zhuǎn)動軸心一特定距 離；以及一感應線圈部，與該磁性擺動部相對應，該感應線圈部于該擺動機構(gòu)擺動時產(chǎn)生感應 電流。
13. 如權(quán)利要求12所述的獵能裝置，其特征在于，該磁性擺動機構(gòu)還具有一擺動部以 及一配重部，該擺動部設置于該能量供應體上且以一支點進行擺動，該配重部系與該擺動 部相連接以使該擺動機構(gòu)的擺動頻率能隨該能量供應體所供應的能量頻率的變化而改變。
14. 如權(quán)利要求12所述的獵能裝置，其特征在于，該磁性擺動機構(gòu)的擺動頻率為該擺 動機構(gòu)的共振頻率。
15. 如權(quán)利要求14所述的獵能裝置，其特征在于，該擺動部的擺動頻率與該能量供應 體的供應的能量頻率一致。
16. 如權(quán)利要求12所述的獵能裝置，其特征在于，該配重部通過該支點與該擺動部相連接。
17. 如權(quán)利要求16所述的獵能裝置，其特征在于，該配重部還具有 至少一桿體，分別以一端與該支點相連接；以及至少一質(zhì)量體，分別與該至少一桿體的另一端相連接。
18. 如權(quán)利要求17所述的獵能裝置，其特征在于，該質(zhì)量體為一磁性物質(zhì)。
19. 如權(quán)利要求16所述的獵能裝置，其特征在于，該配重部還具有 至少一桿體，分別以一端與該擺動部相連接；以及至少一質(zhì)量體，分別與該至少一桿體的另一端相連接。
20. 如權(quán)利要求19所述的獵能裝置，其特征在于，該質(zhì)量體為一磁性物質(zhì)。
21. 如權(quán)利要求16所述的獵能裝置，其特征在于，該擺動部還具有 至少一桿體，分別以一端與該支點相連接；以及 至少一質(zhì)量體，分別與該至少一桿體的另一端相連接。
22. 如權(quán)利要求21所述的獵能裝置，其特征在于，該質(zhì)量體為一磁性物質(zhì)。
23. 如權(quán)利要求12所述的獵能裝置，其特征在于，該能量供應體還可進行一平移運動。
24. 如權(quán)利要求12所述的獵能裝置，其特征在于，該能量供應體所供應的能量頻率為 重力變化的頻率。
25. 如權(quán)利要求12所述的獵能裝置，其特征在于，還具有一儲能裝置與該感應線圈部 相耦接，以儲存該感應線圈部產(chǎn)生的電能。
26. 如權(quán)利要求25所述的獵能裝置，其特征在于，該儲能裝置還耦接有一傳感器。
27. 如權(quán)利要求26所述的獵能裝置，其特征在于，該傳感器為一壓力傳感器。
28. 如權(quán)利要求12所述的獵能裝置，其特征在于，該擺動機構(gòu)為單一質(zhì)量體或由多個 質(zhì)量體所構(gòu)成。
29. 如權(quán)利要求12所述的獵能裝置，其特征在于，該磁性擺動機構(gòu)還具有 一連接部，其一端具有一支點，使整個磁性擺動機構(gòu)可以該支點擺動；及 至少一磁性質(zhì)量體，分別與該連接部相連接。
30. 如權(quán)利要求29所述的獵能裝置，其特征在于，該感應線圈部還具有 一套管，可提供容置該對磁性質(zhì)量體的一端部；以及 一線圈，套設于該套管外。
31. 如權(quán)利要求29所述的獵能裝置，其特征在于，相鄰的磁性質(zhì)量體間具有一間隙。
32. 如權(quán)利要求12所述的獵能裝置，其特征在于，該磁性擺動機構(gòu)具有一特征量使得 該特定距離與該特征量的比值介于4和0. 25之間，其中該特征量為該磁性擺動機構(gòu)的轉(zhuǎn)動 慣量與磁性擺動機構(gòu)的等效常數(shù)的比值。
33. 如權(quán)利要求12所述的獵能裝置，其特征在于，該能量供應體為一輪胎。
全文摘要
本發(fā)明提供一種擺動裝置及其獵能裝置，于能量供應體上設置-擺動機構(gòu)。通過調(diào)整該擺動機構(gòu)的尺寸與形狀以及該擺動機構(gòu)與該能量供應體的距離，使該擺動機構(gòu)與該能量供應體間的距離與該擺動機構(gòu)的一特征量間的比值介于4和0.25之間，以使該擺動機構(gòu)的擺動頻率可以隨該能量供應體的運動頻率的變化而自動調(diào)整。本發(fā)明還提供一獵能裝置，將該擺動裝置與線圈結(jié)合，使得該擺動機構(gòu)在擺動的過程中，可以和線圈產(chǎn)生感應電流以進行發(fā)電。本發(fā)明的擺動結(jié)構(gòu)的自然頻率可以隨能量供應體的轉(zhuǎn)速而調(diào)整，使得擺動機構(gòu)隨時處于共振狀態(tài)，因此該擺動機構(gòu)可以產(chǎn)生最大位移與速度以增加機械能-電能的轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H02K1/12GK101725492SQ20081017053
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月17日
發(fā)明者張平, 李健, 王士豪, 王郁仁, 陳重德 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院