一種光能動(dòng)能互補(bǔ)式移動(dòng)電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光能動(dòng)能互補(bǔ)式移動(dòng)電源，包括殼體、太陽能電池、蓄電池、動(dòng)能發(fā)電裝置和控制電路，其中太陽能電池安裝于殼體的表面，蓄電池、動(dòng)能發(fā)電裝置和控制電路設(shè)置于殼體的內(nèi)部，太陽能電池和動(dòng)能發(fā)電裝置通過控制電路與蓄電池相連，所述的控制電路主要由多組單相橋式整流電路、單相半波整流電路、濾波電容和充電控制電路構(gòu)成，所述的動(dòng)能發(fā)電裝置包括運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵、固定強(qiáng)磁鐵和線圈，其中運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵可在線圈的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，線圈的上下端口處分別設(shè)有固定強(qiáng)磁鐵。本發(fā)明可以同時(shí)利用太陽能和動(dòng)能進(jìn)行能量存儲，受光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境條件影響較小，可有效提高移動(dòng)電子設(shè)備的續(xù)航能力，是一種清潔、環(huán)保、方便的移動(dòng)供電設(shè)備。
【專利說明】 一種光能動(dòng)能互補(bǔ)式移動(dòng)電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動(dòng)電源【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種光能動(dòng)能互補(bǔ)式移動(dòng)電源。
【背景技術(shù)】
[0002]移動(dòng)電子設(shè)備的應(yīng)用日益廣泛，如:智能手機(jī)、便攜式數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和mp3等，各種移動(dòng)電子設(shè)備的續(xù)航能力已經(jīng)成為消費(fèi)者關(guān)注的焦點(diǎn)問題。以智能手機(jī)為例，通常一般容量的電池只能保證智能手機(jī)使用一天，而且越來越多的智能手機(jī)采用內(nèi)置式的電池設(shè)計(jì)，電池本身無法更換，給消費(fèi)者的使用帶來許多不便。而普通的充電器由于其地點(diǎn)固定，且需要220V的電源供電，因此充電方式有很大的局限性，不能滿足人們對移動(dòng)設(shè)備不間斷使用的需求。太陽能移動(dòng)電源的出現(xiàn)，使移動(dòng)電子設(shè)備的續(xù)航能力得到了一定程度上的提升，然而，傳統(tǒng)的太陽能移動(dòng)電源對晝夜的限制和光強(qiáng)、溫度等環(huán)境的要求較為苛亥IJ，因此，僅靠太陽能往往不能給移動(dòng)電源提供足夠的能量。當(dāng)消費(fèi)者有較大供電需求時(shí)，必須選擇容量較大的電池才能滿足需求，采用大容量電池不但會(huì)增加投入成本，而且較為笨重，不利于攜帶。
[0003]動(dòng)能發(fā)電是一種利用強(qiáng)力永磁體和線圈做磁場切割運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能的發(fā)電方式，其線圈截面一般設(shè)計(jì)為圓形，即由圓柱形永磁鐵在線圈繞制的圓柱型腔體內(nèi)支線往返運(yùn)行，進(jìn)而產(chǎn)生電能。動(dòng)能發(fā)電裝置體積小巧，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，能夠根據(jù)當(dāng)前需求隨時(shí)發(fā)電，是一種較實(shí)用的發(fā)電方式。如何提高動(dòng)能發(fā)電裝置的發(fā)電效率進(jìn)而提高其發(fā)電量，是動(dòng)能發(fā)電產(chǎn)品應(yīng)用和推廣中急需解決的瓶頸問題。另外，動(dòng)能發(fā)電裝置必須在運(yùn)動(dòng)的過程中才能發(fā)電，在使用過程中有一定的局限性。采用動(dòng)能補(bǔ)償太陽能，使太陽能移動(dòng)電源在實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行功能的基礎(chǔ)上，能夠降低自身對照度、溫度、照射角度等外界環(huán)境的要求，對提高太陽能移動(dòng)電源在市場中的競爭力具有重要意義。
[0004]因此，有必要設(shè)計(jì)一種光能動(dòng)能互補(bǔ)式移動(dòng)電源，該移動(dòng)電源可以同時(shí)利用太陽能和動(dòng)能進(jìn)行能量存儲，受晝夜變化、光照強(qiáng)度和溫度等環(huán)境條件影響較小。通過對動(dòng)能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提高動(dòng)能發(fā)電效率，使其具有良好的環(huán)境適應(yīng)性和實(shí)用性。該移動(dòng)電源不僅繼承了太陽能電源清潔、環(huán)保、方便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)太陽能電源對環(huán)境要求較為苛刻的缺點(diǎn)，可有效提高移動(dòng)電子設(shè)備的續(xù)航能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供了一種光能動(dòng)能互補(bǔ)式移動(dòng)電源，該移動(dòng)電源可以同時(shí)利用太陽能和動(dòng)能進(jìn)行能量存儲，受光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境條件影響較小，可有效提高移動(dòng)電子設(shè)備的續(xù)航能力，是一種清潔、環(huán)保、方便的移動(dòng)供電設(shè)備。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種光能動(dòng)能互補(bǔ)式移動(dòng)電源，其特征在于包括殼體、太陽能電池、蓄電池、動(dòng)能發(fā)電裝置和控制電路，其中太陽能電池安裝于殼體的表面，蓄電池、動(dòng)能發(fā)電裝置和控制電路設(shè)置于殼體的內(nèi)部，太陽能電池和動(dòng)能發(fā)電裝置通過控制電路與蓄電池相連，所述的控制電路主要由多組單相橋式整流電路、單相半波整流電路、濾波電容和充電控制電路構(gòu)成，每組動(dòng)能發(fā)電裝置的兩端分別與對應(yīng)的單相橋式整流電路輸入端的正、負(fù)極相連，太陽能電池的輸出端與單相半波整流電路的輸入端相連，每組單相橋式整流電路輸出端的正、負(fù)極分別和單相半波整流電路輸出端的正、負(fù)極相連，多組單相橋式整流電路和單相半波整流電路共用同一濾波電容，濾波電容通過充電控制電路與蓄電池相連，所述的動(dòng)能發(fā)電裝置包括運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵、固定強(qiáng)磁鐵、套筒和線圈，其中運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵在套筒內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，套筒的截面形狀為正方形或正三角形，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵是與套筒截面形狀相對應(yīng)的柱體強(qiáng)磁鐵，套筒的上下端口處分別設(shè)有固定強(qiáng)磁鐵，固定強(qiáng)磁鐵朝向套筒內(nèi)部的極性與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵的極性相同，所述的線圈纏繞于套筒的外側(cè)，線圈纏繞高度與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵的高度相同，線圈的中心位于套筒的二分之一處，套筒的高度為運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵高度的三倍。
[0007]本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):通過對動(dòng)能發(fā)電裝置進(jìn)行優(yōu)化提高了其發(fā)電效率，同時(shí)采用太陽能和動(dòng)能進(jìn)行能量存儲，發(fā)電量大大增加，與太陽能移動(dòng)電源相比，本發(fā)明不受晝夜變化、光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境條件的影響，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性和實(shí)用性；與只采用動(dòng)能發(fā)電的移動(dòng)電源相比，本發(fā)明輸出電壓更穩(wěn)定，波動(dòng)更小，可有效提高蓄電池充電效率及使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的線路模塊圖，圖3是本發(fā)明的線路連接圖，圖4是本發(fā)明動(dòng)能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是截面形狀為圓形的套筒及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵圖組成的動(dòng)能發(fā)電裝置的輸出電壓波形圖，圖6是截面形狀為正方形的套筒及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵圖組成的動(dòng)能發(fā)電裝置的輸出電壓波形圖，圖7是截面形狀為正三角形的套筒及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵圖組成的動(dòng)能發(fā)電裝置的輸出電壓波形圖，圖8是動(dòng)能發(fā)電裝置的輸出電壓波形圖，圖9是本發(fā)明的輸出電壓波形圖。
[0009]圖面說明:1、殼體，2、太陽能電池，3、蓄電池，4、動(dòng)能發(fā)電裝置，5、控制電路，6、濾波電容，7、充電控制電路，8、套筒，9、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵，IO、固定強(qiáng)磁鐵，11、線圈。
【具體實(shí)施方式】
[0010]結(jié)合附圖詳細(xì)描述實(shí)施例。一種光能動(dòng)能互補(bǔ)式移動(dòng)電源，包括殼體1、太陽能電池2、蓄電池3、動(dòng)能發(fā)電裝置4和控制電路5，其中太陽能電池2安裝于殼體I的表面，蓄電池3、動(dòng)能發(fā)電裝置4和控制電路5設(shè)置于殼體I的內(nèi)部，太陽能電池2和動(dòng)能發(fā)電裝置4通過控制電路5與蓄電池3相連，所述的控制電路5主要由多組單相橋式整流電路、單相半波整流電路、濾波電容6和充電控制電路7構(gòu)成，每組動(dòng)能發(fā)電裝置4的兩端分別與對應(yīng)的單相橋式整流電路輸入端的正、負(fù)極相連，太陽能電池2的輸出端與單相半波整流電路的輸入端相連，每組單相橋式整流電路輸出端的正、負(fù)極分別和單相半波整流電路輸出端的正、負(fù)極相連，多組單相橋式整流電路和單相半波整流電路共用同一濾波電容6，濾波電容6通過充電控制電路7與蓄電池3相連，在采用相同濾波電容6的條件下，通過太陽能發(fā)電和動(dòng)能發(fā)電的相互補(bǔ)償，其輸出電壓比采用單一動(dòng)能發(fā)電模式下的輸出電壓更加穩(wěn)定且電壓波動(dòng)較小，有利于提高蓄電池3的充電效率和使用壽命，所述的動(dòng)能發(fā)電裝置4包括運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵9、固定強(qiáng)磁鐵10、套筒8和線圈11，其中運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵9在套筒8的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，套筒8的截面形狀為正方形或正三角形，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵9是與套筒8截面形狀相對應(yīng)的柱體強(qiáng)磁鐵，套筒8的上下端口處分別設(shè)有固定強(qiáng)磁鐵10，固定強(qiáng)磁鐵10朝向套筒8內(nèi)部的極性與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵9的極性相同，當(dāng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵9到達(dá)套筒8兩端時(shí)，受到朝向套筒8內(nèi)部的排斥力，使運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵9迅速停止并反向運(yùn)動(dòng)，所述的線圈11纏繞于套筒8的外側(cè)，線圈11的纏繞高度與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵9的高度相同，線圈11的中心位于套筒8的二分之一處，套筒8的高度為運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵9高度的三倍。
[0011]如圖4所示，為了提高發(fā)電效率，套筒的截面設(shè)計(jì)為正方形或正三角形，對應(yīng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵的形狀分別是以正方形或正三角形為截面的柱體，線圈繞制在套筒外側(cè)，繞制高度與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵的高度相同，線圈的中心位于套筒的二分之一處，套筒高度為運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵高度的三倍。分別以套筒截面設(shè)計(jì)為正方形和正三角形截面的動(dòng)能發(fā)電裝置為例，闡述其相對于圓形截面的動(dòng)能發(fā)電裝置的優(yōu)越性。
[0012]為了方便分析，對截面為圓形的套筒及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵組成的動(dòng)能發(fā)電裝置和截面為正方形的套筒及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵組成的動(dòng)能發(fā)電裝置進(jìn)行比較，上述正方形為上述圓形的內(nèi)接正方形。
[0013]截面為圓形的套筒及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵組成的動(dòng)能發(fā)電裝置的輸出電壓波形如圖5所示，截面為正方形的套筒及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵組成的動(dòng)能發(fā)電裝置的輸出電壓波形如圖6所示。由圖6可以看出，截面為正方形的套筒及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵組成的動(dòng)能發(fā)電裝置的輸出電壓大于圖5所示的截面為圓形的套筒及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵組成的動(dòng)能發(fā)電裝置。另外，由于套筒截面為內(nèi)接正方形，因此，截面為正方形的動(dòng)能發(fā)電裝置的體積較小，由于運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵截面為內(nèi)接正方形，因此，截面為正方形的磁鐵體積較小，重量較輕，相同匝數(shù)下，線圈總長更短，重量更輕。由以上分析可知，本發(fā)明的動(dòng)能發(fā)電裝置的體積更小和重量更輕且發(fā)電量更大。
[0014]對截面為圓形的套筒及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵組成的動(dòng)能發(fā)電裝置和截面為正三角形的套筒及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵組成的動(dòng)能發(fā)電裝置進(jìn)行比較，上述正三角形為上述圓形的內(nèi)接正三角形。
[0015]設(shè)圓形半徑為R，其周長為23IR，可得，圓形的內(nèi)接正三角形的周長為3#。因此，等長銅線條件下，三角形截面的銅線匝數(shù)多于圓形截面的銅線匝數(shù)。通過計(jì)算可知，在圓形銅線匝數(shù)為100匝時(shí)，相同的銅線可在三角形截面繞制120匝。
[0016]截面為正三角形套筒及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵組成的動(dòng)能發(fā)電裝置的輸出電壓波形如圖7所示，由圖7可以看出，截面為正三角形的套筒及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵組成的動(dòng)能發(fā)電裝置的輸出電壓與圖5所示的截面為圓形的套筒及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵組成的動(dòng)能發(fā)電裝置基本相同。由于線圈和磁鐵截面為內(nèi)接正三角形，因此，截面為正三角形的動(dòng)能發(fā)電裝置的體積和重量遠(yuǎn)小于圓形截面的動(dòng)能發(fā)電裝置。綜上所述，本發(fā)明線圈、磁鐵和套筒截面設(shè)計(jì)為正方形和正三角形截面的動(dòng)能發(fā)電裝置的體積更小和重量更輕，發(fā)電效率更高。
[0017]如圖8所示，在只采用動(dòng)能發(fā)電裝置充電時(shí)，其輸出電壓有明顯波動(dòng)，降低了蓄電池的充電效率和使用壽命。如圖9所示，在采用相同濾波電容條件下，通過太陽能發(fā)電和動(dòng)能發(fā)電的相互補(bǔ)償，其輸出電壓比采用單一動(dòng)能發(fā)電模式下的輸出電壓更穩(wěn)定且波動(dòng)較小，有利于提聞畜電池的充電效率和使用壽命。
[0018]綜上所述，本發(fā)明同時(shí)利用太陽能和動(dòng)能進(jìn)行能量存儲，受晝夜變化、光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境條件影響較小，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性和實(shí)用性。該移動(dòng)電源不僅繼承了太陽能電源清潔、環(huán)保、方便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)太陽能電源對環(huán)境要求較為苛刻的缺點(diǎn)，可有效 提1?移動(dòng)電子設(shè)備的續(xù)航能力。
【權(quán)利要求】
1.一種光能動(dòng)能互補(bǔ)式移動(dòng)電源，其特征在于包括殼體、太陽能電池、蓄電池、動(dòng)能發(fā)電裝置和控制電路，其中太陽能電池安裝于殼體的表面，蓄電池、動(dòng)能發(fā)電裝置和控制電路設(shè)置于殼體的內(nèi)部，太陽能電池和動(dòng)能發(fā)電裝置通過控制電路與蓄電池相連，所述的控制電路主要由多組單相橋式整流電路、單相半波整流電路、濾波電容和充電控制電路構(gòu)成，每組動(dòng)能發(fā)電裝置的兩端分別與對應(yīng)的單相橋式整流電路輸入端的正、負(fù)極相連，太陽能電池的輸出端與單相半波整流電路的輸入端相連，每組單相橋式整流電路輸出端的正、負(fù)極分別和單相半波整流電路輸出端的正、負(fù)極相連，多組單相橋式整流電路和單相半波整流電路共用同一濾波電容，濾波電容通過充電控制電路與蓄電池相連，所述的動(dòng)能發(fā)電裝置包括運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵、固定強(qiáng)磁鐵、套筒和線圈，其中運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵在套筒內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，套筒的截面形狀為正方形或正三角形，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵是與套筒截面形狀相對應(yīng)的柱體強(qiáng)磁鐵，套筒的上下端口處分別設(shè)有固定強(qiáng)磁鐵，固定強(qiáng)磁鐵朝向套筒內(nèi)部的極性與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵的極性相同，所述的線圈纏繞于套筒的外側(cè)，線圈纏繞高度與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵的高度相同，線圈的中心位于套筒的二分之一處，套筒的高度為運(yùn)動(dòng)強(qiáng)磁鐵高度的三倍。
【文檔編號】H02K35/02GK103825535SQ201410074168
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】王萌, 施艷艷, 高金輝 申請人:河南師范大學(xué)