[发明专利]具有轴向磁通发电机的微型人力充电器

说明书

技术领域

本发明一般地涉及发电和充电装置，更具体地涉及人力充电装置。

背景技术

许多电子设备的可携带性最终地取决于其独立电源的寿命；这些电源通常采用可充电电池组。由于在消费电子产品中，电池一直是最弱的环节，所以人们正在不断地开发具有更长寿命的电池以及更高效向电池充电的方法。

发明内容

本发明披露一种包含三个组件的集成设备。第一组件是机械传输装置，用于将用户拖拉出的输入线所产生的循环线性运动转换成为单向转动。第二组件是轴向磁通发电机，该发电机由机械传输装置驱动，用于在封装于板上的定子中产生交变电流。第三组件是充电控制模块，该模块封装于所述板上，被配置成将由轴向磁通发电机所产生的非稳定交变电流有效地转换为所需的输出直流电流，用于向电子设备充电。

在实施方式中，该机械传输装置包含一系列至少两个串联机械单元：一根卷绕旋转元件(鼓轮)的线和离合器，该线一端固定在旋转元件上，另一端可以进行拖拉，该离合器可以对于施加在所述转子上的扭矩进行单向地传输。

在实施方式中，该机械传输装置还包含速度倍增装置，诸如增速齿轮对、增速链传输、增速带传输以及与鼓轮和离合器进一步以机械的方式串联的相类似的传输装置。

在实施方式中，该机械传输装置包含并行连接于鼓轮的单元。所述单元包含扭转弹簧(例如螺旋形弹簧)，该弹簧一端固定，另一端连接于鼓轮。

在实施方式中，该发电机包含具有平面绕组的固定中心板(定子)。该绕组可以是单相的，相同线圈围绕转轴成圆形分布。该发电机还包含两个相同转子，该转子在所述中心板的两侧彼此相对地、与所述绕组同轴部署。线圈的数量等于转子的极数。

在实施方式中，平面绕组采用将绕组内置于定子中的合适的方法而生成。该方法可以包括卷绕磁线、铜冲压、铜蚀刻、制作多层印刷电路板(PCB)以及相似方法。

在实施方式中，绕组由具有多个线圈的多层印刷电路板制成，该线圈由电路板上每层中的平面螺旋式导体回路构成，并且在各层之间互连以形成实质上多层的螺旋电感器。

在实施方式中，转子被配置成绕所述平面绕组的轴而一起旋转。每一转子包含经周期性异极轴向磁化的、并具有一定极数的磁性系统，由多个永磁体或单件多极永磁体制成。所述磁性系统彼此相对并且相应地定位以形成跨越所述平面绕组的公共磁场。

在实施方式中，每一所述磁性系统的背板侧是采用薄平面软磁性盘(后轭)的形式，用以使磁场闭合。所述转子在径向周界上可能还包括保持器以固定所述磁性系统并用于增加惯性。

在实施方式中，充电控制模块位于定子的延长部分上。该模块由所述绕组所产生的交变电流来供电，并且具有带可选电压和电流调整功能的整流器和间歇式电能存储器(如电容器、电池等)以及充电状态(SOC)监控的作用。输出端连接于直流消费电子设备。

在操作过程中，用户拖拉出机械传输装置的线，使转子绕轴旋转，该转子与绕组同轴。旋转导致跨越每一线圈的磁通量产生类正弦变化。最终，在每一线圈中产生交变电压。线圈可操作地彼此相连以在终端之间获得所需的电压电平。将该交变电压供给电子单元，在该电子单元处经过整流、可选地稳压并按需转换为直流电，向可充电电池充电，诸如消费电子产品的电池(如手机、笔记本电脑和便携式设备附件)。

在上述过程的同时，机械传输装置的扭转弹簧得以接合，直到用户停止拖拉线。拖拉阶段完成之后，释放掉该线，鼓轮由啮合的扭转弹簧驱动旋转回原处；这样，该鼓轮重绕该线并返回初始位置。

同时，该机械传输装置的输出单元和转子继续旋转，这是由于离合器停止传输来自机械传输装置的扭矩并且将其机械地与发电机断开。

由于输出电能的消耗和耗散损失，发电机的速度下降，用户重复拖拉阶段，以使发电机的速度保持在期望的范围内。为了完成操作，释放掉线，线返回至初始位置。

在某些实施方式中，为了提高系统效率，传输单元包含增加转子旋转速度的速度倍增机构。

在某些实施方式中，将充电器封装成为微型装置，用于将人的机械能转换为电能，以向电子(电)设备供电和/或向储能器(电池)充电。

在某些实施方式中，发电机安装到手机的背面并与其外壳集成在一起。

附图说明

鉴于经由示例和仅为了示例性探讨本发明的目的，根据此处对实施方式的后续描述，本发明的主要目的将被更加清晰地理解，关于附图部分(图或简写为“FIGS”)，其中：

图1是根据本发明某些实施方式的充电器的展开图；