[发明专利]一种多用途不倒翁

说明书

本发明涉及一种多用途不倒翁，属玩具及新能源领域；主要包括上下壳、支架、摇摆器、换能器、碟弹簧、惯性块、配重块及电路板等，上下壳壁分别围成上下壳腔，上壳腔内装有带声音播放单元的电路板，下壳壁底面形状为球面或椭圆球面，下壳腔装有配重块；上下壳壁端口相对安装在一起且其间压接有支架，支架隔板中心处设有球腔、上下两侧设有架环台；架环台上都装有由隔环隔开的两组换能器；换能器由基片和PZT晶片粘接而成；摇摆器的球头两侧设有阶梯轴，球头置于球腔内，装在阶梯轴轴肩上的激励板外缘插在两组换能器之间；隔板上方阶梯轴上装有惯性块、下方阶梯轴上套有碟弹簧，碟弹簧两端分别顶靠在激励板和配重块上，下方阶梯轴端部置于限位环中。

技术领域

本发明属于新能源与玩具技术领域，具体涉及一种多用途不倒翁。

背景技术

不倒翁是最常见的儿童玩具之一，因其具有球面底座及头轻脚重的特点，受到外界扰动后可实现多次往复摇摆并最终恢复直立状态，故深受人们的喜爱。近年来，为了进一步提升不倒翁的趣味性，人们逐渐将声光要素融入了不倒翁的设计中，开发了形形色色带音乐及会发光的不倒翁玩具。遗憾的是，这些新型的不倒翁需要电池供电，电量耗尽时无法继续提供音乐和灯光。因此，具有自发电、发光及发声功能的不倒翁将更受人们的欢迎。

发明内容

一种多用途不倒翁，主要包括上壳、下壳、支架、摇摆器、换能器、碟弹簧、惯性块、配重块及电路板。

上壳的上壳壁围成端口朝下的上壳腔，上壳壁的内侧设有上壳环台和上壳小环台，上壳环台靠近上壳腔的端口，上壳环台上下两侧的侧壁为直壁；上壳壁的顶面形状为球面、椭球面或圆锥体，上壳小环台上经螺钉安装有电路板，电路板上设有声音播放单元，上壳壁上镶嵌有发光二极管。

下壳的下壳壁围成端口朝上的下壳腔，下壳腔的腔壁内侧设有下壳环台，下壳环台靠近下壳腔的端口，下壳环台上方的侧壁为直壁；下壳壁的底面形状为球面或椭圆球面，下壳腔的底部设有配重块，配重块的上表面为平面，配重块上表面中部经设有限位环，限位环镶嵌在配重块中。

支架由架壁和隔板构成，隔板位于架壁的内侧中部，隔板的中心处设有球腔；隔板与架壁形成上架腔和下架腔，隔板上下两侧分别设有上架环台和下架环台；支架为整体或分体结构，分体结构是指支架由上下两部分组装并共同形成球腔。

摇摆器由球头和两个阶梯轴构成，阶梯轴位于球头的上下两侧，阶梯轴由粗轴和细轴构成，粗轴位于球头和细轴之间，球头两侧的阶梯轴同轴，粗轴的轴肩与阶梯轴的轴线垂直。

上壳壁与下壳壁的端口相对安装在一起并将支架的架壁压接在中间，上壳壁与下壳壁经螺钉或卡扣相互连接，架壁上下两端分别顶靠在上壳环台和下壳环台上；上架环台和下架环台上都经螺钉、隔环及压环安装有两组换能器，换能器为扇形的悬臂梁结构且大端固定，隔环位于两组换能器的固定端之间，换能器沿圆周方向均布；换能器由基片和PZT晶片粘接而成，隔板同一侧的两组换能器的基片相对安装。

摇摆器的球头置于隔板的球腔内，摇摆器上下两侧的阶梯轴分别位于隔板的上下两侧，即分别置于上壳腔和下壳腔内；两个粗轴的轴肩上都经螺钉和压板安装有激励板，激励板为环形，激励板的内孔套在细轴上、外缘插在两组相邻的换能器的自由端之间；激励板上下两侧分别与两组换能器的基片接触但其间无相互作用力，换能器处于自然的平直状态；隔板上方或下方的细轴上经螺钉安装有惯性块、下方的细轴自由端置于限位环中，惯性块的在细轴上的安装位置可调；隔板下方的细轴上套有碟弹簧，碟弹簧的两端分别顶靠在激励板和配重块上，或碟弹簧的一端顶靠在压板上；非工作的自然状态下，摇摆器的阶梯轴处于铅垂面内，换能器不发生弯曲变形。

本发明中，摇摆器、换能器、碟弹簧及惯性块构成震荡系统，震荡系统的固有频率由摇摆器、换能器、碟弹簧及惯性块结构及性能参数共同决定；为获得足够大的震荡惯性力和不倒翁整体的复位与平衡能力，惯性块和配重块的质量需足够大，且惯性块的质量远大于震荡系统中其它器件质量之和，惯性块和配重块的材料为金属，其它器件的材料为非金属轻质材料。