專利名稱：電子設備及其自發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子領域，特別是涉及電子設備及其自發(fā)電裝置。
技術背景便攜式電子裝置，例如移動電話、MP3等，由于體積輕小、便于攜 帶以及使用方便等，受到越來越多人的喜愛與采用。這些裝置主要以充 電電池作為電源，需要經(jīng)常需要充電。便攜式電子裝置最主要的充電方 法為利用一個充電器外接外部電源來充電，利用該種方法由于需要外部 電源，在戶外無電源的地方無法使用?，F(xiàn)有技術中還提供一種主要利用風能、太陽能、機械能以產(chǎn)生電力 的自供電裝置。但自供電裝置利用風能產(chǎn)生電力時所需的機構(gòu)體積較 大，而利用太陽能發(fā)電時發(fā)電能力依太陽能面板的大小和光線環(huán)境而 定，其要求頗高，不易小型化。另 一種自供電裝置是將機械能轉(zhuǎn)化為便攜式裝置所需要的電能，其 結(jié)構(gòu)主要是在便攜式裝置外部設置一手柄，用戶旋轉(zhuǎn)或按壓該手柄帶動 設置于便攜式裝置內(nèi)部的自供電裝置運動，使其轉(zhuǎn)化電能至便攜式裝 置，但設置在便攜式裝置外部的手柄不僅影響便攜式裝置的美觀，還會 影響便攜式裝置外部按鈕、接口等的設置。特別對一些短小型的便攜式 電子裝置，例如一些音樂播放裝置，設置手柄供用戶手動發(fā)電并不適用。于2001年10月1日授權(quán)公告的中國專利第02281866. 9號公開了 一種自發(fā)電手電筒。該自發(fā)電手電筒筒體內(nèi)設有中空套體，套體外周表 面上設置有線圈，套體內(nèi)設置有磁性元件，》茲性元件在套體內(nèi)沿套體軸 向運動，線圏切割磁性元件的磁力線而產(chǎn)生感應電流。這種自發(fā)電裝置， 由于采用磁性元件軸向運動設計，在用戶停止搖動電筒時磁性元件的運 動也隨即停止，無法在電筒進行非軸向運動時進行發(fā)電，使發(fā)電變得斷續(xù)，發(fā)電效率不高；而且，所述磁性元件需要電筒內(nèi)兩端的彈性元件來 讓磁性元件在筒內(nèi)來回反彈以增加發(fā)電機會，磁性元件在接觸彈性元件 而反彈時會損失一部分機械能，并且彈性元件的設計也比較占空間。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種電子設備及其自發(fā)電裝置， 可以在軸向和非軸向運動時都可以進^f于發(fā)電。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是提供一種自 發(fā)電裝置，包括中空套體，所述中空套體內(nèi)設置有位于軸心的軸桿， 并且至少在所述套體上纏繞有線圈；磁性元件，所述磁性元件活動套設 于所述軸桿上，并且與所述中空套體上線圈之間具有間隙，軸向長度小 于所述中空套體內(nèi)中空部的軸向長度，所述磁性元件產(chǎn)生向外并至少部 分垂直于所述線圈的磁力線；所述線圈在所述中空套體上的走向至少部 分分矢量與所述軸桿垂直，并且至少部分分矢量與所述軸桿平行；所述 磁性元件的重心與所述軸桿錯開。其中，所述所述線圈沿所述套體的走向傾斜于所述軸桿，并且傾斜 的角度在30~60度之間，優(yōu)選為45度。其中，所述中空套體中間分開成兩個圓筒，所述線圈為至少兩個， 分別纏繞于所述兩個圓筒上，所述纏繞在兩個圓筒上的兩個線圏的走向 相互垂直。其中，所述線圏的纏繞方式為從圓筒內(nèi)壁通過一端筒口到外壁，再 通過另一端筒口到內(nèi)壁，多次循環(huán)。其中，所述磁性元件是圓柱形振子，外圓周分布有第一磁體，內(nèi)設 有第二磁體，所述第一、第二磁體是異性磁體，所述磁性元件軸向的兩 端設置有第三磁體，所述中空套體軸向的兩端設置有第四磁體，所述第 三、第四磁體是同性磁體。其中，所述圓柱形振子以所述軸桿為中線的兩半質(zhì)量不相同，優(yōu)選 為一半空心另一半實心。其中，所述第二^f茲體與所述第三/f茲體的^f茲性相同，并且兩者之間采用絕磁材料隔開。其中，所述中空套體為硅鋼外殼。其中，還包括依次連接的整流電路、升壓電路、儲能電路及電池， 所述整流電路的輸入端連接所述線圈的輸出端。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的另一個技術方案是提供一種 一種電子設備，包括依次連接的自發(fā)電裝置、整流電路、升壓電路、儲 能電路及電池，所述自發(fā)電裝置包括中空套體，所述中空套體內(nèi)設置 有位于軸心的軸桿，并且至少在所述套體上纏繞有線圈；^磁性元件，所 述^f茲性元件活動套i殳于所述軸桿上，并且與所述中空套體上線圈之間具 有間隙，軸向長度小于所述中空套體內(nèi)中空部的軸向長度，所述^P茲性元 件產(chǎn)生向外并至少部分垂直于所述線圏的^f茲力線；所述線圈在所述中空 套體上的走向至少部分分矢量與所述軸桿垂直，并且至少部分分矢量與 所述軸桿平行；所述磁性元件的重心與所述軸桿4晉開。本發(fā)明的有益效果是區(qū)別于現(xiàn)有技術無法在進行非軸向運動時進 行發(fā)電而導致發(fā)電斷續(xù)和發(fā)電效率不高的情況，本發(fā)明在外界運動時帶 動磁性元件沿中空套體內(nèi)軸桿振動；并且，由于磁性元件重心不在軸桿 上，因此所述磁性元件也可以沿軸桿旋轉(zhuǎn)，而中空套體上線圈走向是其 一部分分矢量垂直于所述軸桿，另一部分分矢量平行于所述軸桿，使》茲 性元件在沿所述軸桿振動或旋轉(zhuǎn)時，至少一部分線圈都能與磁性元件的 磁力線進行切割，可以使磁性元件無論是軸向或非軸向運動都能使線圏 發(fā)電，提高發(fā)電的連續(xù)性，提高發(fā)電效率和效果。


圖l是本發(fā)明自發(fā)電裝置的部分截面示意圖；圖2是圖1中自發(fā)電裝置的中空套體上線圈的走向示意圖；圖3是圖1中磁性元件的橫截面示意圖；圖4是本發(fā)明自發(fā)電裝置中中空套體上線圏的另一種走向示意圖； 圖5是本發(fā)明電子設備的結(jié)構(gòu)電路圖； 圖6是本發(fā)明中一種線圈走向的總體示意圖；圖7是本發(fā)明中振子相對線圈向上、向下運動的示意圖； 圖8是本發(fā)明中振子相對線圈向左、向右運動的示意圖。
具體實施方式
參閱圖l，本發(fā)明自發(fā)電裝置主要包括中空套體110，所述中空套體110內(nèi)設置有位于軸心的軸桿111,并 且至少在所述套體上纏繞有線圏112、 113;,茲性元件120,所述,茲性元件120活動套設于所述軸桿111上，并 且與所述中空套體110上線圈112、 113之間具有間隙，軸向長度小于 所述中空套體110內(nèi)中空部的軸向長度，所述磁性元件120產(chǎn)生向外并 至少部分垂直于所述線圈112、 113的》茲力線；參閱圖2，所述線圏112、 113在所述中空套體IIO上的走向至少部 分分矢量與所述軸桿111垂直，并且至少部分分矢量與所述軸桿111平行；所述磁性元件120的重心與所述軸桿111錯開。 在使用時，所述自發(fā)電裝置在外力下運動，分兩種情況1) 軸向運動，由于磁性元件120活動套設于所述軸桿111上，因此 在慣性作用下或中空套體110的碰撞下，沿著軸桿111相對所述線圈 112、 113軸向運動，又由于位于所述中空套體110上的線圈112、 113 的走向至少部分與所述軸桿111垂直，這部分分矢量垂直于軸桿111的 線圈112、 113切割所述》茲性元件120向外產(chǎn)生的; 茲力線，從而產(chǎn)生感 應電流；2) 非軸向運動，參閱圖3，由于磁性元件120活動套設于所述軸桿 111上，并且其重心與所述軸桿111錯開，因此在非軸向運動時磁性元 件120會在慣性作用下或重力作用下，繞著軸桿lll圓周運動，又由于 位于所述中空套體110上的線圈112、 113的走向至少部分分矢量與所 述軸桿111平行，這部分平行軸桿111的線圈112、 113切割所述磁性 元件120向外產(chǎn)生的磁力線，從而產(chǎn)生感應電流。顯然，區(qū)別于現(xiàn)有技術無法在進行非軸向運動時進行發(fā)電而導致發(fā)電斷續(xù)和效率不高的情況，本發(fā)明在外界運動時帶動^f茲性元件120沿中 空套體110內(nèi)軸桿111振動；并且，由于磁性元件120重心不在軸桿111 上，因此所述^f茲性元件120也可以在整個自發(fā)電裝置在非軸向運動時由 于失衡而沿軸桿111旋轉(zhuǎn)，而中空套體110上線圏112、 113走向是其 一部分分矢量垂直于所述軸桿111，另一部分分矢量平行于所述軸桿 111,佳 磁性元件120在沿所述軸桿111 4展動或旋轉(zhuǎn)時，至少一部分線 圈112、 113都能與磁性元件120產(chǎn)生的磁力線進行切割，可以使磁性 元件120無論是軸向或非軸向運動都能使線圈112、 113發(fā)電，提高發(fā) 電的連續(xù)性，提高發(fā)電效率和效果。在本發(fā)明一個實施方式中，所述線圈112、 113沿所述套體的走向傾 斜于所述軸桿lll,并且傾斜的角度在30~60度之間，優(yōu)選為45度， 以使得磁性元件120在軸向運動或旋轉(zhuǎn)運動時都能讓所述線圏112、 113 切割磁性元件120產(chǎn)生的磁力線，并且都有足夠的線圈112、 113長度 對所述磁力線進行切割，以實現(xiàn)各種情況下都能進行高效發(fā)電的目的。在本發(fā)明另一個實施方式中，所述中空套體110中間分開成兩個圓 筒，所述線圈112、 113為至少兩個，分別纏繞于所述兩個圓筒上，所 述纏繞在兩個圓筒上的兩個線圈112、 113的走向相互垂直。所述相互 垂直是指同一纏繞平面上兩個線圈112、 113的走向相互垂直，可以將 兩個圓筒割開并展平，作為參考平面。也可以認為，本實施方式中采用兩個中空套體110,所述兩個中空 套體110共用一#4由桿111和容納同一個^f茲性元件120。而且，所述纏 繞在兩個中空套體110上的兩個線圈112、 113的走向相互垂直。兩個 線圈112、 113的走向相互垂直的其他實施例還可以如圖4所示。當然， 也可以不相互垂直，只要兩個線圈112、 113之間存在一定的夾角，使 得磁性元件120在軸向運動或旋轉(zhuǎn)運動時都能讓兩個線圏112、 113中 的至少 一個切割^茲力線而發(fā)電?？梢允褂眠B接件將所述兩個圓筒相對的兩個端部固定在一起。在本發(fā)明一個實施方式中，所述線圏112、 113的纏繞方式可以是從 圓筒內(nèi)壁通過一端筒口到外壁，再通過另一端筒口到內(nèi)壁，多次循環(huán)纏繞而得到。當然，也可以僅僅在內(nèi)壁纏繞，即沿內(nèi)壁圓周一圈圈圍繞得到線圏112、 113。所述磁性元件120可以是圓柱形振子，外圓周分布有第一》茲體121， 內(nèi)設有第二磁體122。所述第一、第二磁體122是異性磁體。所述磁性 元件120軸向的兩端設置有第三》茲體130,所述中空套體110軸向的兩 端設置有第四磁體140,所述第三磁體13 0 、第四磁體14 0是同性磁體。所述第一、第二》茲體122是異性石茲體的結(jié)構(gòu)可以使石茲性元件120產(chǎn) 生向外并垂直于所述軸桿111的^茲力線，為所述線圈112、 113切割》茲 力線創(chuàng)造磁場條件；所述》茲性元件120軸向的兩端設置的第三f茲體130以及中空套體 110軸向的兩端設置的第四磁體140，并且兩磁體130、 140是同性磁體， 使所述^f茲性元件120在兩端面分別受到所述中空套體110兩端施加的排 斥力。所述磁性元件120越接近中空套體110兩端，所受到的排斥力越 大，反彈力越強，使得磁性元件120的運動被所述軸桿111限制在軸向 外，還被所述中空套體110兩端限制在套體內(nèi)振動，避免相互接觸而造 成機械能損失的情況，實現(xiàn)自發(fā)電裝置一次晃動即可以讓磁性元件120 長時間在套內(nèi)振動而連續(xù)發(fā)電，同時也充分利用外界給予的機械能，提 高發(fā)電效率。此外，所述第三磁體130以及第四》茲體HO尺寸可以很小，使得本發(fā)明自發(fā)電裝置緊湊、結(jié)構(gòu)精巧。所述-茲性元件120的重心與所述軸桿111 ^睹開的結(jié)構(gòu)，可以采用各種方案來實現(xiàn)。比如，所述圓柱形振子以所述軸桿111為中線的兩半質(zhì) 量不相同，優(yōu)選為一半空心另一半實心。其中，所述第二磁體122與所述第三磁體130的磁性可以相同，并 且兩者之間采用絕磁材料(圖未示)隔開。所述中空套體110為硅鋼外 殼。參閱圖5,此外，本發(fā)明還可以配套外接電路，比如可以包括依次 連接的整流電路、升壓電路、儲能電路及電池，所述整流電路的輸入端 連接所述線圏1、 2的輸出端，從而可以將本發(fā)明廣泛應用于各種電子 設備中。所述電子設備可以包括依次連接的自發(fā)電裝置、整流電路、升壓電路、儲能電路及電池，所述自發(fā)電裝置包括中空套體110，所述中空套體110內(nèi)設置有位于軸心的軸桿111，并 且至少在所述套體上纏繞有線圈112、 113;磁性元件120，所述磁性元件120活動套i殳于所述軸桿111上，并 且與所述中空套體110上線圈112、 113之間具有間隙，軸向長度小于 所述中空套體110內(nèi)中空部的軸向長度，所述》茲性元件12 0產(chǎn)生向外并 至少部分垂直于所述線圈112、 113的^f茲力線；所述線圈112、113在所述中空套體110上的走向至少部分分矢量與 所述軸桿111垂直，并且至少部分分矢量與所述軸桿111平行； 所迷磁性元件120的重心與所述軸桿111 一睹開。 再參閱圖1,以下再舉一具體例子進行詳細說明本發(fā)明電子設備 本設備包括兩個部分發(fā)電裝置和充電電路。發(fā)電裝置包括 一個作為振子的圓環(huán)半空心磁鐵，對應于上述的磁性元件120，其 外側(cè)為N極、內(nèi)側(cè)為S極；圓環(huán)中間一半為實心， 一半為空心；圓環(huán)磁 鐵上下兩側(cè)有一層絕> 茲材料，絕磁材料外側(cè)固定著兩個i茲鐵，S極朝圓 環(huán)磁鐵、N極朝外，對應于上述的第三磁體130;一個由硅鋼材料做成的外殼，對應于上述的中空套體110,其外殼 內(nèi)部上下兩側(cè)安有兩個S極朝外、N極朝內(nèi)的f茲鐵，對應于上述的第四 磁體140;線圈112、 113纏繞在外殼外側(cè)，上部線圈112向左45度纏 繞，下部線圈113向右45度纏繞，上下兩部分線圈112、 113分別有2 個線頭連接充電電路。上述的圓環(huán)磁鐵、圓環(huán)》茲l^上下兩側(cè)的磁鐵及外 殼上的磁鐵中心有一軸(對應于上述的軸桿lll)穿過。所述充電電路包括一個整流電路、 一個升壓電路、 一個儲能電路及 電池。當外界運動時帶動振子振動，由于本裝置中振子中有軸，因此振子 可沿軸來回振動，又由于f茲環(huán)重心不在圓心，因此i茲環(huán)也可以沿軸心》走 轉(zhuǎn)。外側(cè)線圈45度不同方向的纏繞方式可以使振子無論如何轉(zhuǎn)動都能 發(fā)電。發(fā)出的交流電通過整流電路變?yōu)橹绷麟?，再?jīng)過升壓電路使之達到可以給電容充電的標準，再經(jīng)過儲能電路儲存電能，當儲存的電能達 到可以給鋰電池充電的時候自動給鋰電池充電。由于圓環(huán)磁鐵外部是N極、內(nèi)部是S極，磁感線由外向內(nèi)，其在圓 柱表面基本相當于由圓心水平向外發(fā)射。由于線圈112、 113是纏繞在 硅鋼材料的骨架上，因此只有內(nèi)側(cè)的線圈會發(fā)電，外側(cè)線圈不發(fā)電。參閱圖6，當振子向上振動，若線圏112、 113為一圏、在內(nèi)側(cè)的長 度為a, 45度偏斜的線圈112、 113相當于0. 7a的水平導線切割垂直它 的磁感線。上下兩部線圏112、 113的方向相反，根據(jù)右手定則其分別 產(chǎn)生的電流方向也相反，這樣就可以把上下兩部分首尾相接引出兩條導 線至電路。由于振子可能同時沿兩個方向運動，當同時向上向右運動時， 上部電流4氐消，下部電流發(fā)電，同理，當沿兩個方向運動時，至少有一 個部分的線圈112或113在發(fā)電。上圖中線圈112、 113的輸出接的電路都為整流電路，經(jīng)過整流后再 共同接入升壓電路和儲能電路。圖中帶箭頭斜線為線圈112、 113的內(nèi) 側(cè)，外側(cè)線圈不發(fā)電，電流方向和內(nèi)側(cè)相反，下面所說的線圈電流方向 都指內(nèi)側(cè)線圈電流方向，并且將振子向上、下、左、右運動分別設為是 向北、南、西、東運動，振子繞軸轉(zhuǎn)動相當于線圈左右切割磁感線。當才展子朝兩個方向同時振動時，產(chǎn)生的電流為兩個方向電流之和， 其中參閱圖7a和圖8b，當合運動方向為東偏北45度時，上部份線圈112 不發(fā)電，下部線圏113電流方向向下；參閱圖7b和圖8b,當合運動方向為東偏南45度時，上部線圈112 電流方向向下，下部線圈113不發(fā)電；參閱圖7a和圖8a，當合運動方向為西偏北45度時，上部線圏112 電流方向向上，下部線圏113不發(fā)電；參閱圖7b和圖8a,當合運動方向為西偏南45度時，上部線圏112 不發(fā)電，下部線圏113電流方向向上；其余方向的電流強弱是根據(jù)兩個方向的電流合成的。本發(fā)明電子設備可以是便攜式播放器、手電筒、通信設備等。以上所述^f義為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍， 凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或 直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保 護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自發(fā)電裝置，包括中空套體，所述中空套體內(nèi)設置有位于軸心的軸桿，并且至少在所述套體上纏繞有線圈；磁性元件，所述磁性元件活動套設于所述軸桿上，并且與所述中空套體上線圈之間具有間隙，軸向長度小于所述中空套體內(nèi)中空部的軸向長度，所述磁性元件產(chǎn)生向外并至少部分垂直于所述線圈的磁力線；其特征在于所述線圈在所述中空套體上的走向至少部分分矢量與所述軸桿垂直，并且至少部分分矢量與所述軸桿平行；所述磁性元件的重心與所述軸桿錯開。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自發(fā)電裝置，其特征在于所述線圈沿所 述上的走向傾斜于所述軸桿，并且傾斜的角度在30~60度之間，優(yōu)選 為45度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自發(fā)電裝置，其特征在于所述中空套體 中間分開成兩個圓筒，所述線圈為至少兩個，分別纏繞于所述兩個圓筒 上，所述纏繞在兩個圓筒上的兩個線圏的走向相互垂直。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自發(fā)電裝置，其特征在于所述線圈的纏 繞方式為從圓筒內(nèi)壁通過一端筒口到外壁，再通過另 一端筒口到內(nèi)壁， 多次循環(huán)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的自發(fā)電裝置，其特征在于所 述磁性元件是圓柱形振子，外圓周分布有第一磁體，內(nèi)設有第二磁體， 所述第一、第二磁體是異性磁體，所述磁性元件軸向的兩端設置有第三 磁體，所述中空套體軸向的兩端設置有第四磁體，所述第三、'第四磁體 是同性磁體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自發(fā)電裝置，其特征在于所述圓柱形振 子以所述軸桿為中線的兩半質(zhì)量不相同，優(yōu)選為 一半空心另 一半實心。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自發(fā)電裝置，其特征在于所述第二磁體與所述第三;茲體的》茲性相同，并且兩者之間采用絕》茲材料隔開。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的自發(fā)電裝置，其特征在于所 述中空套體為硅鋼外殼。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的自發(fā)電裝置，其特征在于還包括依次連 接的整流電路、升壓電路、儲能電路及電池，所述整流電路的輸入端連 接所述線圈的輸出端。
10. —種電子設備，包括依次連接的自發(fā)電裝置、整流電路、升 壓電路、儲能電路及電池，所述自發(fā)電裝置包括中空套體，所述中空套體內(nèi)設置有位于軸心的軸桿，并且至少在所 述套體上纏繞有線圈；磁性元件，所述磁性元件活動套設于所述軸桿上，并且與所述中空 套體上線圈之間具有間隙，軸向長度小于所述中空套體內(nèi)中空部的軸向 長度，所述磁性元件產(chǎn)生向外并至少部分垂直于所述線圈的磁力線；其特征在于所述線圈在所述中空套體上的走向至少部分分矢量與所述軸桿垂 直，并且至少部分分矢量與所述軸桿平行； 所述磁性元件的重心與所述軸桿錯開。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子設備及其自發(fā)電裝置，所述自發(fā)電裝置包括中空套體，所述中空套體內(nèi)設置有位于軸心的軸桿，并且至少在所述套體上纏繞有線圈；磁性元件，所述磁性元件活動套設于所述軸桿上，并且與所述中空套體上線圈之間具有間隙，軸向長度小于所述中空套體內(nèi)中空部的軸向長度，所述磁性元件產(chǎn)生向外并至少部分垂直于所述線圈的磁力線；所述線圈在所述中空套體上的走向至少部分分矢量與所述軸桿垂直，并且至少部分分矢量與所述軸桿平行；所述磁性元件的重心與所述軸桿錯開。本發(fā)明自發(fā)電裝置可以在振子的軸向和非軸向運動時都可以進行發(fā)電，提高發(fā)電效率。
文檔編號H02K35/02GK101582624SQ200910107120
公開日2009年11月18日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者陳家鄉(xiāng) 申請人:深圳市喜賽科技有限公司